CN1428256A - 混合驱动式车辆的运行控制装置及其车辆 - Google Patents
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Abstract
提供一种能够减缓增加内燃机的驱动力时的冲击从而减轻乘员的不舒服感的混合驱动式车辆的运行控制装置。在具有电动马达(2)和内燃机(3)的混合驱动式车辆的运行控制装置中,当负荷小于既定值时仅以电动马达(2)的驱动力对驱动轮进行驱动,当负荷在既定值以上时以电动马达(2)和内燃机(3)二者的驱动力对驱动轮进行驱动,在从内燃机(3)通向驱动轮(4)的驱动力传递系统的中途配置有对驱动力进行检测的驱动力检测传感器(16),在以电动马达(2)和内燃机(3)二者对驱动轮进行驱动的场合,当驱动力检测传感器(16)所检测的驱动力以既定值以上的变化率向增大方向变化时,对电动马达(12)进行控制以减小该电动马达提供的驱动力。
Description
技术领域
本发明涉及一种以电动马达和内燃机二者对驱动轮进行驱动的混合驱动式车辆的运行控制装置。
本发明还涉及一种对于向驱动车轮的马达供给电能的电池以引擎驱动式发电机进行充电的混合驱动式电动车辆。
背景技术
在靠电池的电能进行旋转的驱动马达的驱动力的作用下经由变速箱对后轮进行驱动,同时,以由内燃机驱动的发电机对上述电池进行充电的混合驱动式车辆已经公知(例如可参照特开2001-190004号公报)。
作为现有的这种混合驱动式电动车辆,例如在特开2001-157310号公报已经公开。该公报所公开的混合驱动式电动车辆是仅以马达作为动力源而走行的所谓串联混合型车辆,用来对给马达供电的电池进行充电的发电机以及对该发电机进行驱动的引擎分别安装在车体上。
但是,上述现有的混合驱动式车辆中,是仅以电动马达的驱动力来驱动后轮的,因此存在着这样的问题,即,为了能够在上坡路上走行等有较大外部负荷作用的情况下保证既定的车速,需要配备大型的大容量的电动马达。
这种现有的电动车辆在电池的充电量减少时起动引擎以发电机发出的电能对电池进行充电。电池充电结束后令引擎停止工作。
另外,这种电动车辆采用这样一种结构,即,减速时所说马达发挥发电机功能而进行反馈制动,将车体和马达驱动系统因惯性运动的动能转换为电能回收到电池中。
为了解决这类问题,可以考虑以电动马达和内燃机二者对驱动轮进行驱动。即,低负荷时仅以电动马达进行驱动,而高负荷时以电动马达和内燃机二者进行驱动。
而且,可以考虑以电动马达和内燃机二者对驱动轮进行驱动。此时,根据目标车速与检测车速二者的速度差,或者仅以电动马达对后轮进行驱动,或者以电动马达和内燃机二者对后轮进行驱动。
作为具有上述电动马达和内燃机二者,根据负荷的大小在仅以电动马达进行驱动以及以电动马达和内燃机二者进行驱动之间进行切换的电动车辆,当负荷从小到大变化时,使内燃机起动,从而在马达驱动力之外再增加内燃机的驱动力,然而,在增加内燃机的驱动力的瞬间,有可能对车辆产生很大冲击,使乘员感到不舒服。
而作为具有上述电动马达和内燃机二者,低负荷时仅以电动马达进行驱动而高负荷时以电动马达和内燃机二者进行驱动的电动车辆,存在着不能够对电池进行充电的运行区域。即,当电池的剩余容量较少时,即使在车辆停止时或低负荷时仍需要以内燃机来驱动发电机,而在该运行区域中内燃机是停止的,因而无法进行充电。另一方面,在做成依据电池的剩余容量使内燃机运行的场合,特别是在以马达单独进行驱动时,需要进行一些处理以避免对走行造成妨碍。
作为具有上述电动马达和内燃机二者,在外部负荷较大的运行区域以电动马达和内燃机二者的驱动力对驱动轮进行驱动的电动车辆,存在着对电动马达驱动力和内燃机驱动力二者的比例如何进行控制的问题。
作为具有上述电动马达和内燃机二者,根据目标车速与检测车速二者的速度差,以电动马达和内燃机二者或者仅以电动马达对后轮进行驱动的电动车辆,有时会出现无法使作为电动马达的电源的电池维持适当剩余容量,或者内燃机的噪音大、燃料费用高等问题。
上述现有的电动车辆中,是靠反馈制动将动能转换为电能进行回收的,但是,近年来,为了减少电池充电用引擎的燃料消耗,人们要求能够回收更多的动能以缩短引擎的运行时间。
发明内容
本发明是鉴于上述现有实际情况而进行创造的,其目的是,提供一种能够减缓增加内燃机的驱动力时的冲击从而减轻乘员不舒服感的混合驱动式车辆的运行控制装置。
本发明还提供一种能够与运行区域无关且对走行不会产生妨碍地对电池进行充电的混合驱动式车辆的运行控制装置。
本发明还提供一种能够对电动马达的驱动力和内燃机的驱动力的比例进行适当控制的混合驱动式车辆的运行控制装置。
本发明还提供一种能够使电池维持适当的剩余容量,而且能够减小内燃机噪音、节省燃料费用的混合驱动式车辆的运行控制装置。
本发明的另一个目的是,增加动能的回收量从而减少电池充电用引擎的燃料消耗。
本发明的技术方案1属于一种作为驱动源具有电动马达和内燃机的混合驱动式车辆的运行控制装置,其特征是,当负荷小于既定值时仅以所说电动马达的驱动力对驱动轮进行驱动,当负荷在所说既定值以上时以所说电动马达和所说内燃机二者的驱动力对所说驱动轮进行驱动,在从所说内燃机通向所说驱动轮的驱动力传递系统的中途,配置有对驱动力进行检测的驱动力检测传感器,在以所说电动马达和内燃机二者对驱动轮进行驱动的场合,当所说驱动力检测传感器所检测的被检测驱动力以既定值以上的变化率向增大方向变化时,对所说电动马达进行控制以减小该电动马达提供的驱动力。
在这里,作为减小电动马达提供的驱动力的方法,可以采用下述方法,在对于该电动马达提供的驱动力例如检测到所说既定值以上的变化率之后的既定时间内,使所说驱动力以既定的减小比例逐渐减小。并且在这种场合,可以采用,所说内燃机提供的驱动力在增大方向上的变化率越大则所说减小比例越大,或者所说既定时间越长等种种形式。
本发明的技术方案2属于一种作为驱动源具有电动马达和内燃机的混合驱动式车辆的运行控制装置,其特征是,当负荷小于既定值时仅以所说电动马达的驱动力对驱动轮进行驱动,当负荷在所说既定值以上时以所说电动马达和所说内燃机二者的驱动力对所说驱动轮进行驱动,设置有对所说内燃机的起动进行检测的起动检测传感器,当检测到内燃机起动时,对所说电动马达进行控制以减小该电动马达提供的驱动力。
在这里,对于内燃机的起动,例如,是当内燃机的曲轴的旋转速度从起动时的旋转速度提高到既定的起动判定旋转速度以上时便判定为已起动的。使驱动力减小的具体方法与技术方案1相同。
本发明的技术方案3的特征为在技术方案1或2中,设置有对车速进行检测的车速检测传感器,检测到的车速越低则所说电动马达的驱动力的减小量越大。
在这里,所谓增大电动马达的驱动力的减小量,例如是指,在既定时间内以既定减小比例使之逐渐减小,同时,增大该减小比例或者延长所说既定时间。
本发明的技术方案4属于一种作为驱动源具有电动马达和内燃机的混合驱动式车辆的运行控制装置,其特征是,当负荷小于既定值时仅以所说电动马达的驱动力对驱动轮进行驱动,当负荷在所说既定值以上时以所说电动马达和所说内燃机二者的驱动力对所说驱动轮进行驱动,在从所说内燃机通向驱动轮的驱动力传递系统的中途,中介有V型皮带式无级变速器。
本发明的技术方案5属于一种作为驱动源具有电动马达和内燃机的混合驱动式车辆的运行控制装置,其特征是,并列设置有将所说电动马达的驱动力传递给驱动轮的马达驱动力传递系统、以及将所说内燃机的驱动力传递给所说驱动轮的内燃机驱动力传递系统,在该内燃机驱动力传递系统中,中介有将内燃机提供的驱动力传递给后轮或阻断其传递的离合器,对作为所说电动马达的驱动源的电池进行充电的发电机设置成能够由所说内燃机进行驱动,设置有对所说电池的剩余容量进行检测的剩余容量检测机构,当负荷小于既定的基准值时,进行仅以所说电动马达的驱动力对驱动轮进行驱动的马达单独驱动,当负荷为所说基准值以上时,进行以所说电动马达和所说内燃机二者的驱动力对所说驱动轮进行驱动的马达-内燃机共同驱动,在进行所说马达单独驱动时或车辆停止时,当电池剩余容量小于既定的基准值时使所说离合器处于驱动力阻断状态并使所说内燃机运行。
本发明的技术方案6的特征为在技术方案5中,所说离合器是电磁式离合器,并且与所说无级变速器相比,配设在驱动力传递方向上的上游侧或下游侧。
本发明的技术方案7的特征为在技术方案5或6中,在所说内燃机驱动力传递系统中无级变速器配设成与所说离合器相串联。
本发明的技术方案8的特征为在技术方案5至7之一中,所说电动马达是具有发电功能的发电马达而能够对所说电池进行充电。
本发明的技术方案9属于一种作为驱动源具有电动马达和内燃机二者的混合驱动式车辆的运行控制装置,其特征是,电池与电动马达之间通过驱动电能供给系统相联结,并且电池与作为其充电电源的发电机之间通过充电电能供给系统相联结,设置有将电动马达的驱动力传递给驱动轮的马达驱动力传递系统、以及将内燃机的驱动力传递给驱动轮的内燃机驱动力传递系统,设置有对所说电池的剩余容量进行检测的电池状态检测传感器,所说电动马达供给所说驱动轮的驱动力相对于所说内燃机供给所说驱动轮的驱动力的、在所说电池状态传感器所检测到的电池剩余容量增大时的比例比电池剩余容量减小时的比例要大。
在技术方案9中,所谓电动马达提供的驱动力相对于内燃机提供的驱动力的、在电池剩余容量增大时的比例比电池剩余容量减小时的比例大,包括在电池剩余容量大于或小于既定值的场合将所说比例设定为大、小两级,以及随着电池剩余容量由大到小变化使所说比例从大到小逐渐变化等等各种形式。
本发明的技术方案10的特征为在技术方案9中,与通过设定机构设定的目标车速相比车速检测机构所检测到的车速越低,则来自内燃机的驱动力与来自电动马达的驱动力二者之和越大。
本发明的技术方案11的特征为在技术方案9或10中,所说发电机能够由所说内燃机进行驱动,所说内燃机供给发电机的驱动力相对于该内燃机供给所说驱动轮的驱动力的、在所说电池剩余容量减小时的比例比电池剩余容量增大时的比例要大。
本发明的技术方案12属于一种作为驱动源具有电动马达和内燃机二者的混合驱动式车辆的运行控制装置,其特征是,电池与电动马达之间通过驱动电能供给系统相联结,并且该电池与作为其充电电源的发电机之间通过充电电能供给系统相联结,设置有将电动马达的驱动力传递给驱动轮的马达驱动力传递系统、以及将内燃机的驱动力传递给驱动轮的内燃机驱动力传递系统,所说发电机能够由所说内燃机进行驱动,设置有对所说电池的剩余容量进行检测的电池状态检测传感器,所说内燃机供给发电机的驱动力相对于该内燃机供给驱动轮的驱动力的、在所说电池状态检测传感器所检测到的所说电池剩余容量减小时的比例比电池剩余容量增大时的比例要大。
在技术方案11、12中,所谓传递给发电机的驱动力相对于传递给驱动轮的驱动力在电池剩余容量减小时的比例比电池剩余容量增大时的比例要大,包括在电池剩余容量小于或大于既定值的场合将所说比例设定为大、小两级,以及随着电池剩余容量由小到大变化使所说比例从大到小逐渐变化等等各种形式。
本发明的技术方案13属于一种作为驱动源具有电动马达和内燃机的混合驱动式车辆的运行控制装置,其特征是,设有至少能够将从驱动轮向内燃机侧的扭矩传递阻断的离合机构,在设定机构设定的目标车速大于检测机构检测到的检测车速且其速度差小于既定值的第1走行状态下,在使所说内燃机的运行停止的同时以所说离合机构将所说扭矩传递阻断而仅以电动马达对所说驱动轮进行驱动,而在所说速度差为所说既定值以上的第2走行状态下,以所说电动马达和内燃机二者对所说驱动轮进行驱动,对作为所说电动马达的电源的电池进行充电的发电机能够以所说内燃机进行驱动,设有所说电池的剩余容量检测机构,当电池剩余容量检测值小于既定值时即便是在所说第1走行状态下也使所说内燃机运行。
本发明的技术方案14属于一种作为驱动源具有电动马达和内燃机的混合驱动式车辆的运行控制装置,其特征是,设有至少能够将从驱动轮向内燃机侧的扭矩传递阻断的离合机构,在设定机构设定的目标车速大于检测机构检测到的检测车速且其速度差小于既定值的第1走行状态下,在使所说内燃机的运行停止的同时以所说离合机构将所说扭矩传递阻断而对仅以电动马达所说驱动轮进行驱动,而在所说速度差为所说既定值以上的第2走行状态下,以所说电动马达和内燃机二者对所说驱动轮进行驱动,对作为所说电动马达的电源的电池进行充电的发电机能够以所说内燃机进行驱动并在该发电机与所说电池之间设置第1开关,设有所说电池的剩余容量检测机构,在所说第2走行状态下,当电池剩余容量检测值小于既定值时使所说第1开关接通,为所说既定值以上时使所说第1开关断开。
本发明的技术方案15属于一种作为驱动源具有电动马达和内燃机的混合驱动式车辆的运行控制装置,其特征是,设有至少能够将从驱动轮向内燃机侧的扭矩传递阻断的离合机构,在设定机构设定的目标车速大于检测机构检测到的检测车速且其速度差小于既定值的第1走行状态下,在使所说内燃机的运行停止的同时以所说离合机构将所说扭矩传递阻断而仅以电动马达对所说驱动轮进行驱动,而在所说速度差为所说既定值以上的第2走行状态下,以所说电动马达和内燃机二者对所说驱动轮进行驱动,对作为所说电动马达的电源的电池进行充电的发电机能够以所说内燃机进行驱动并在该发电机与所说电池之间设置第1开关,设有所说电池的剩余容量检测机构,在所说第1走行状态下,当电池剩余容量检测值小于既定值时使所说内燃机运行,以所说离合机构将所说扭矩传递阻断的同时使第1开关接通,在所说第2走行状态下,当电池剩余容量检测值小于既定值时使所说第1开关接通,为所说既定值以上时使所说第1开关断开。
本发明的技术方案16的特征为在技术方案13至15中,所说电动马达是具有发电功能的发电马达并且在该发电马达与所说电池之间设有第2开关,在检测车速大于目标车速的第3走行状态下,当电池剩余容量为既定值以上时所说第1、第2开关断开,所说内燃机的节流开度最小,通过所说离合器能够实现所说扭矩传递,当电池剩余容量小于所说既定值时使所说第2开关接通,通过所说离合器将所说扭矩传递阻断。
本发明的技术方案17所涉及的混合驱动式电动车辆具有在电池充电用引擎停止时靠发电机进行反馈制动的控制装置。
作为引擎,在对其进行停止操作后,例如由于活塞与缸体之间的摩擦消耗动能而停止下来。根据本发明,对于进行所说停止操作之后惯性所产生的动能,能够通过反馈制动转换为电能,回收到电池中。
本发明的技术方案18所涉及的混合驱动式电动车辆为在技术方案17所涉及的混合驱动式电动车辆中,引擎经由离合器与马达驱动系统相连接,并具有通过所说离合器的接合而以发电机进行反馈制动的控制机构。
根据该技术方案,通过在所说离合器接合的状态下以发电机进行反馈制动,使得能够对马达驱动系统的动能进行回收。
根据本发明的技术方案1,当内燃机提供的驱动力以既定值以上的变化率向增大方向变化时减小电动马达提供的驱动力,因此,能够缓和内燃机及电动马达所提供的合驱动力的急剧增大,其结果,能够减缓因增加内燃机提供的驱动力而产生的冲击,减轻给予乘员的不舒服感。
根据本发明的技术方案2,检测到内燃机起动时减小所说电动马达提供的驱动力,因此,与对内燃机提供的驱动力的增加比例实际进行检测的场合相比,可在不需要诸如驱动力检测传感器因而结构得以简化的同时,减缓因增加内燃机提供的驱动力而产生的冲击,减轻给予乘员的不舒服感。
通常认为,车速越低,因增加内燃机提供的驱动力而产生的冲击给人的感觉越显著,而根据本发明技术方案3,检测到的车速越低,则所说电动马达的驱动力的减小量越大,因此,即使在车速较低的情况下也能够抑制给予乘员的不舒服感。
根据本发明的技术方案4,在从所说内燃机通向驱动轮的驱动力传递系统的中途,中介有V型皮带式无级变速器,因此,可以利用V型皮带式无级变速器的这样一种结构特点,即,当出现急剧增大的驱动力时皮带轮与V型皮带之间产生滑动而缓和驱动力的增大,从而减缓因增加内燃机提供的驱动力而产生的冲击,减轻给予乘员的不舒服感。
根据本发明的技术方案5,当负荷小于既定的基准值时仅以所说电动马达的驱动力对驱动轮进行驱动,当负荷为所说基准值以上时以所说电动马达和所说内燃机二者的驱动力对所说驱动轮进行驱动,因此,能够避免出现这样的问题,即,无论在何种运行区域,仅以电动马达对驱动轮进行驱动时需要使用大型的、大容量电动马达。
此外,在马达单独驱动时或车辆停止时当电池剩余容量小于基准值时使离合器处于驱动力阻断状态并使所说内燃机运行,因此,对于电池,能够根据需要充分地进行充电。并且此时,内燃机向驱动轮提供的驱动力被离合器阻断,因此,能够避免出现这样的问题,即,因来自内燃机的不必要的驱动力而在马达单独驱动时对走行造成妨碍。
根据本发明的技术方案6,所说离合器为电磁式离合器,因此,通过在进行马达单独驱动时使其切离而处于动力阻断状态,使得能够避免所谓的引擎制动的发生,而且即便在马达单独驱动时电池剩余容量小于基准值的情况下,也能够不对马达单独驱动产生妨碍地起动内燃机以驱动发电机从而对电池进行充电,使电池始终保持正常的充电状态。
根据本发明的技术方案7,在所说内燃机驱动力传递系中,无级变速器与所说离合器串联配设,因此,具有以下作用与效果。即,负荷增大时内燃机便起动,而离合器接合时所产生的扭矩波动可通过无级变速器得到缓和,可改善乘车感觉。而且,在负荷急速增大的场合,内燃机的传递扭矩的增大速率滞后于所需扭矩的增大速率,导致转速的提高滞后,而电动马达的驱动扭矩在短时间内增大,因而负荷增大而引起的转速的降低较少,因此,内燃机与电动马达二者的转速将失配,而无级变速器则能够将该失配消除,避免乘车感觉变坏。
另外,在无级变速器使用V型皮带式无级变速器的场合,若有意使皮带产生滑动便能够减缓扭矩的波动,而且在内燃机低速旋转的场合,还能够通过皮带的滑动阻止动力的传递,可将离合器省略。
根据本发明的技术方案8,所说电动马达是具有发电功能的发电马达,因此,可以利用在该发电马达实施制动等情况下所产生的电能来给电池充电,与仅以内燃机进行充电的场合相比,该内燃机的燃料费的效率可得到提高。
根据本发明的技术方案9,电池剩余容量增大时电动马达的驱动力相对于内燃机的驱动力的比例比电池剩余容量减小时要大,因此,电池剩余容量较大时可充分利用电动马达的驱动力而使得走行变得容易、可靠且平滑,而电池剩余容量较小时可抑制电动马达所进行的驱动而避免电池过放电。
根据本发明的技术方案10,与目标车速相比检测到的车速越低,则内燃机提供的驱动力与电动马达提供的驱动力二者之和越大,因此,与目标车速相比实际车速越低则供给后轮的驱动力越大,可实现走行时与目标车速相一致。
根据本发明的技术方案11和12,电池剩余容量减小时内燃机供给发电机的驱动力相对于供给驱动轮的驱动力的比例,比电池剩余容量增大时要大,因此,当电池剩余容量减少时,发电机的发电量将增大,能够更为可靠地对电池进行充电。
根据本发明,在目标车速大于检测车速且该车速为既定值以上的第2走行状态下,以电动马达和内燃机二者对驱动轮进行驱动,因此,不需要使用大型的、大容量的电动马达。
此外,在所说速度差小于所说既定值的第1走行状态下,仅以电动马达对驱动轮进行驱动,因此,能够减小因内燃机而产生的噪音、节省燃料费用。而且此时,以所说离合机构将驱动轮向内燃机的扭矩传递阻断,因此,内燃机也不会成为走行时阻力。
根据本发明的技术方案13,当电池剩余容量检测值小于既定值时,即便是在所说第1走行状态下也使所说内燃机运行,因此,能够使电池的剩余容量维持在适当程度,能够避免电池过放电。
根据本发明的技术方案14,在发电机与所说电池之间设有第1开关,在使所说电动马达和内燃机二者运行的第2走行状态下,当电池剩余容量检测值小于所说既定值时使所说第1开关接通,为所说既定值以上时使所说第1开关断开,因此,能够在电池处于未充分充电的状态时对电池进行充电而使电池维持适当的剩余容量,并且,在电池已充分充电时使发电机处于实质上空转的状态,能够避免内燃机的驱动力无谓地用于发电机的驱动,节省内燃机的燃料费用。
根据本发明的技术方案15,当电池剩余容量检测值小于既定值时,即便是在所说第1走行状态下也使所说内燃机运行,因此,能够使电池的剩余容量维持在适当程度,避免电池过放电,而且在第2走行状态下,当电池剩余容量检测值小于所说既定值时使所说第1开关接通,为所说既定值以上时使所说第1开关断开,因此,能够在电池处于未充分充电的状态时对电池进行充电而使电池维持适当的剩余容量,并且在电池已充分充电时使发电机处于实质上空转的状态,能够避免内燃机的驱动力无谓地用于发电机的驱动,节省内燃机的燃料费用。
根据本发明的技术方案16,在检测车速大于目标车速的第3走行状态下,当电池剩余容量小于所说既定值时使所说第1、第2开关接通,以所说离合器将所说扭矩传递阻断,因此,不仅能够通过发电马达产生反馈制动作用,而且能够对电池进行充电。另一方面,当电池剩余容量为既定值以上时所说第1开关断开,所说内燃机的节流开度最小,通过所说离合器能够实现所说扭矩传递,因此,能够在避免电池过充电的同时通过内燃机得到制动效果。
根据本发明的技术方案17,能够在进行使引擎停止的操作之后,将引擎的动能通过反馈制动转换为电能并回收到电池中。因此,用来对电池进行充电的引擎的运行时间得以缩短,可节约引擎燃料。
根据本发明的技术方案18,在离合器接合的状态下通过发电机进行反馈制动,从而能够回收马达驱动系统的动能,因此,通过同时利用马达发挥发电机功能所进行的反馈制动与所说引擎侧发电机的反馈制动,不仅能够进行紧急制动,而且能够回收更多的动能。
附图说明
图1是对本发明第1实施方式所提供的混合驱动式高尔夫车的运行控制装置进行说明的结构框图。
图2是对所说第1实施方式的动作及作用效果进行说明的驱动扭矩特性曲线图。
图3是对本发明第1实施方式的高尔夫车的使用状况加以展示的俯视示意图。
图4是对本发明第1实施方式的高尔夫车的使用状况加以展示的剖视示意图。
图5是本发明第3实施方式的结构框图。
图6是对本发明的技术方案5~7的第4实施方式所提供的混合驱动式高尔夫车的运行控制装置进行说明的结构框图。
图7是对所说第4实施方式的动作及作用效果进行说明的流程图。
图8是本发明的技术方案8的第5实施方式所提供的混合驱动式高尔夫车的运行控制装置的结构框图。
图9是对本发明的一个实施方式所提供的混合驱动式高尔夫车的运行控制装置进行说明的结构框图。
图10是对上述实施方式的动作进行说明的电池剩余容量-车轮驱动力比例特性曲线图。
图11是对上述实施方式的动作进行说明的流程图。
图12是对上述实施方式的动作进行说明的电池剩余容量-充电驱动力比例特性曲线图。
图13是对上述实施方式的动作进行说明的流程图。
图14是对上述实施方式的动作进行说明的车速差-驱动力特性曲线图。
图15是对本发明技术方案13~15的第9实施方式所提供的混合驱动式高尔夫车的运行控制装置进行说明的结构框图。
图16是对所说第9实施方式的动作进行说明的流程图。
图17是对本发明技术方案16的第10实施方式所提供的混合驱动式高尔夫车的运行控制装置进行说明的结构框图。
图18是所说第9、第10实施方式中可采用的后轮驱动系的结构框图。
图19是所说第9、第10实施方式中可采用的后轮驱动系的结构框图。
图20是所说第9、第10实施方式中可采用的后轮驱动系的结构框图。
图21是作为本发明所涉及的混合驱动式电动车辆的高尔夫车的侧视图。
图22是高尔夫车的结构框图。
图23是后轮驱动系统的结构框图。
图24是充电量变化曲线图。
图25是负荷变化曲线图。
具体实施方式
下面,对本发明的实施方式结合附图进行说明。
图1~图4是对本发明的技术方案1、3的第1实施方式所提供的混合驱动式车辆、具体地说是高尔夫车的运行控制装置进行说明的附图,图1是其结构框图,图2是对动作进行说明的驱动扭矩特性曲线图,图3、图4是展示高尔夫车的使用状况的示意图。
图1中,编号1表示高尔夫车,该高尔夫车1具有电动马达2和内燃机3,作为对左、右的一对后轮(驱动轮)4、4进行驱动的驱动源,以方向盘6控制左、右一对前轮5、5的转向而走行。
所说高尔夫车1的结构为可选择下述行走模式的任一种,通过乘员对所说方向盘6、油门踏板7以及制动踏板8进行人为操作而走行的手动走行模式,以及边对埋设在路面下的感应线进行检测而沿着该感应线自动走行的自动走行模式。而手动走行模式和自动走行模式的切换是通过对操作盘9的主开关10和模式切换开关11进行操作而实现的。
所说高尔夫车1,在例如从高尔夫球场40的未图示的停车场移动到走行路径40a上时,以所说手动走行模式驾驶,而在所说走行路径40a上走行时,以所说自动走行模式驾驶。在该自动走行模式下,边检测埋设在所说走行路径40a的地下的感应线40c边沿着该感应线走行,并且进行后述的自动走行控制以达到所设定的目标走行速度V0。
所说电动马达2被设置成能够对变速箱12的输入轴进行驱动而使之旋转,电池20提供的电能经由马达驱动器24供给该电动马达2。并且,通过以控制器22对该马达驱动器24进行控制,可控制该电动马达2提供的驱动力、具体地说是输出扭矩的大小。另外,所说电动马达2提供的驱动力经由变速箱12传递给所说后轮4、4。此外,所说变速箱12中,配设有对其输出轴等的转速、进而该高尔夫车1的走行速度进行检测的车速传感器29。
另外,在所说内燃机3的气化器25上,连接有控制其节流阀25a的开合的节流马达26,所说电池20提供的电能经由马达驱动器27供给该节流马达26。并且,通过以所说控制器22控制该马达驱动器27,可对节流阀的开度、进而内燃机3提供的驱动力、例如输出扭矩的大小进行控制。另外,对于所说节流阀25a的开度,以节流传感器28进行检测,所检测到的节流开度信号向所说转速传感器23送出。
所说内燃机3提供的驱动力经驱动力传递系统a以及所说变速箱12传递给所说后轮4、4。而所说驱动力传递系统a,可以采用在驱动侧、从动侧链轮上绕挂链条而成的链式,在驱动侧、从动侧皮带轮上绕挂带齿皮带而成的皮带式,以及驱动轴式等形式。
此外,在所说驱动力传递系统a的中途,中介有通过所说控制器22控制其离合的电磁式离合器15。该离合器15,在仅以电动马达2对后轮4进行驱动的运行区域中切离,以此阻止动力从后轮侧向内燃机侧传递。
另外,作为所说离合器15,除了电磁式之外,也可以采用仅能够使动力从内燃机3向后轮4侧传递而不能够向相反方向传递的单向离合器。
相对于所说离合器15在驱动力传递方向的上游侧,中介有对所传递的驱动力进行检测的驱动力检测传感器,具体地说是对所传递的扭矩进行检测的扭矩传感器16。
另外,所说内燃机3的曲轴上连接有发电机17,该发电机17输出的电流值和电压值向控制器22送出。此外,所说内燃机3的曲轴的转速、即所说发电机17的转速由转速传感器23进行检测,其检测信号向所说控制器22送出。
此外,所说发电机17输出的电能经由切换开关18以及逆变器·整流器19供给作为所说电动马达2的电源的电池20。该电池20上连接有对其电压、充放电电流量以及温度等电池的状态进行检测的电池状态检测部21。
下面,对所说控制器22的控制动作及其作用效果进行说明。
在所说手动走行模式下,当来到上坡等外部负荷较大的位置上或者乘员为了加速而踩踏油门踏板7时,由油门传感器7a对该踩踏量进行检测,与该检测到的油门开度相应的油门开度信号向控制器22送出,通过该控制器22对所说电动马达2和内燃机3的运行进行如下控制。
而在自动走行模式下,驾驶者不踩踏油门踏板,因此,不能进行手动走行模式下依据油门踏板踩踏量所进行的负荷计算。但是,随着外部负荷的变化,检测车速V1将变化,因此,在自动走行模式下,根据目标车速V0与检测车速V1之差进行外部负荷、即对内燃机及电动马达2提出的负荷要求的检测。目标车速V0与检测车速V1相比越大则测知的负荷越大,目标车速V0与检测车速V1相比越小则测知的负荷越小。将有与检测车速V1低于该目标车速V0时的差值ΔV相应的车速控制信号输出。
对所说电动马达2和内燃机3的运行这样进行控制,即,当依据所说油门开度信号或车速控制信号计算出来的设定负荷(人们根据外部负荷而对内燃机3和电动马达2提出的负荷要求,或者根据目标车速与检测车速二者之差而对内燃机和电动马达提出的负荷要求,以下简称为负荷)小于预先设定的既定值时,仅以所说电动马达2提供的驱动力驱动后轮4,而当负荷在所说既定值以上时,以所说电动马达2和所说内燃机3二者的驱动力驱动所说后轮4。
具体地说,当判断为依据所说油门开度信号或者车速控制信号计算出来的负荷小于所说既定值时,仅以电动马达2的驱动力驱动后轮4,内燃机3保持停止状态。而此时,所说离合器15切离,避免来自后轮4的扭矩经由驱动力传递系统a传递到内燃机3上,以防止该内燃机3产生走行时的阻力。
而对所说马达驱动器24这样进行控制,即,当负荷在小于所说既定值的范围内时,随着所说油门踏板踩踏量的增加,或者随着检测车速V1相对于目标车速V0变小,增加供给所说电动马达2的电能,因此,所说电动马达2供给的驱动力将被控制在与油门踏板踩踏量或者目标车速V0与检测车速V1二者之差相应的大小。在自动走行模式下,当高尔夫车1例如如图4所示,到达走行路径40a的上坡a~b、下坡c~d处时,所说车速之差ΔV将变大或变小。
当所说负荷达到所说既定值以上时,应使内燃机3起动,该内燃机3的曲柄轴将在未图示的起动马达的驱动下开始发动,同时,点火系统和燃料供给系统开始工作。当转速传感器23所检测的曲柄轴转速超过设定得比开始发动时的转速大的起动判定转速时,即判断为内燃机3已起动,通过节流马达26的开合控制使所说气化器25的节流阀25a的开度达到与所说油门开度信号或者车速控制信号相应的开度。
并且,当随着所说内燃机3的起动,所说扭矩传感器16检测到的扭矩以既定值以上的变化率向增大的方向变化(参照图2(a)之b)时,由所说马达驱动器24控制供给所说电动马达2的电能,以使得该电动马达2提供的驱动扭矩以既定比例逐渐减小(参照图2(b)之c)。并且,所说电动马达2提供的驱动扭矩减小时的所说既定比例这样进行设定,即,车速传感器29检测到的内燃机起动时的车速越低、即以低的速度走行,则将其设定得越大。
另外,在所说扭矩传感器16检测的内燃机3提供的被检测扭矩在增大方向上的变化率达到被设定得小于所说既定值的复位判定值以下那一刻之后,对供给该电动马达2的电能进行控制而使得所说电动马达2提供的驱动扭矩增大(参照图2(b)之d)。
如上所述,作为本实施方式,当负荷达到既定值以上时是以电动马达2和内燃机3二者对后轮4进行驱动的,因此,不需要使用大型的、大容量的电动马达2。
另一方面,在负荷达到既定值以上、内燃机3起动之后,当所说扭矩传感器16的检测扭矩、即该内燃机3的输出扭矩急剧增大时,若不采取措施,有可能给乘员带来不舒服的感觉。作为本实施方式,当如图2(a)所示内燃机3提供的驱动扭矩急剧上升时,可如图2(b)所示,减小由电动马达2提供的驱动扭矩,以使合扭矩平稳地增大,因此,能够防止给予乘员不舒服的感觉。
另外,车速越低,内燃机起动所产生的冲击给人的感觉越强烈,而作为本实施方式,将电动马达2提供的驱动扭矩的减小比例设定得走行速度越低则越大,以增加驱动扭矩的减小量,因此,能够更为可靠地减轻内燃机起动时给予乘员的不舒服感。
另外,由于驱动力传递系统a中中介有电磁式离合器15,因此,在使内燃机3保持停止状态的运行区域,通过使该离合器15切离,可防止内燃机3成为走行的阻力。而在下坡上行走引擎制动不工作的运行区域,通过使该离合器接合,能够获得所需要的引擎制动。
在这里,作为上述第1实施方式,是依据内燃机3提供的驱动扭矩的变化率来减小电动马达2提供的驱动扭矩的,但也可以这样构成,即,在检测到内燃机3起动时在一定时间内使电动马达2提供的驱动扭矩减小,采用这种结构的则是本发明的技术方案2、3所涉及的第2实施方式。
作为本第2实施方式,在仅以电动马达2的驱动输出扭矩走行的情况下,当负荷增大到既定值以上时,在内燃机3开始发动的同时,点火系统和燃料供给系统开始工作,当转速传感器23所检测的曲柄轴的转速超过设定得比开始发动时的转速大的起动判定转速时,即判断为内燃机3已起动(高速安全爆炸)。
并且,当检测到内燃机3起动时,电动马达2提供的驱动扭矩,在一定时间内从与节流开度信号或者车速控制信号所相应的大小以既定比例逐渐减小,经过该一定时间后,再次朝着与所说节流开度信号或者车速控制信号相应的大小以既定比例增大。
并且,所说电动马达2提供的驱动扭矩减小时的所说既定比例这样进行设定,即,车速传感器29所检测到的内燃机起动时的车速越低、即以低的速度走行,则将其设定得越大。这样,走行速度越低,则电动马达2提供的驱动扭矩的减小量越大。
如上所述,作为本第2实施方式,在已判断出内燃机3起动的场合,预先已设想到驱动扭矩将急剧上升从而使电动马达2提供的驱动扭矩减小,因此,与对驱动扭矩的急剧上升实际进行检测的场合相比,可不需要诸如扭矩传感器16等,因而可使结构简化并避免给予乘员不舒服的感觉。
另外,在已检测到所说内燃机3起动的场合下,车速越低,内燃机起动时的冲击给人的感觉越强烈,而作为本实施方式,由于将电动马达2提供的驱动扭矩的减小比例设定得较大以增加驱动扭矩的减小量,因此,能够更为可靠地减轻内燃机起动时给予乘员的不舒服的感觉。
图5是对本发明的技术方案4所涉及的第3实施方式进行说明的附图,图中,与图1相同的编号代表相同或相当的部分。
本第3实施方式,是在驱动力传递系统a中,相对于离合器15在驱动力传递方向的上游侧中介有无级变速器14而成。该无级变速器14是在安装在内燃机3侧输出轴上的驱动皮带轮与安装在变速箱12侧的输入轴上的从动皮带轮上绕挂V型皮带而成的V型皮带轮式无级变速器。
作为本第3实施方式,当内燃机3起动而该内燃机3提供的输出扭矩急剧增大时,在其增大的初期,由于V型皮带式无级变速器14在结构方面的特点,V型皮带与皮带轮产生滑动,所说输出扭矩向后轮的传递得到缓和,其结果,不必设置特别的机构便能够减轻给予乘员的不舒服感觉。
图6~图9是对本发明的技术方案5~7的一个实施方式所提供的混合驱动式车辆、具体地说是高尔夫车的运行控制装置进行说明的附图,图6是其结构框图,图7是动作说明用流程图,图8、图9是对高尔夫车的使用状况加以展示的示意图。
图6中,编号1表示高尔夫车,该高尔夫车1具有电动马达2和内燃机3,作为对左、右的一对后轮(驱动轮)4、4进行驱动的驱动源,以方向盘6控制左、右一对前轮5、5的转向而走行。
所说高尔夫车1的结构为可选择下述走行模式的任一种,通过乘员对所说方向盘6、油门踏板7以及制动踏板8进行人为操作而走行的手动走行模式,以及边对埋设在路面中的感应线进行检测而沿着该感应线自动走行的自动走行模式。而手动走行模式和自动走行模式的切换是通过对操作盘9的主开关10和模式切换开关11进行操作而实现的。
所说高尔夫车1在例如从高尔夫球场40的未图示的停车场移动到走行路径40a上时,以所说手动走行模式驾驶,而在所说走行路径40a上走行时,以所说自动走行模式驾驶。在该自动走行模式下,边检测埋设在所说走行路径40a的地下的感应线40c边沿着该感应线走行,并且进行后述的自动走行控制以达到所设定的目标走行速度V0。
所说电动马达2提供的驱动力,经由被设置成可对变速箱12的输入轴进行驱动而使之旋转的马达驱动力传递系统传递给所说后轮4、4。并且,电池20提供的电能经由马达驱动器24供给所说电动马达2。通过以控制器22控制该马达驱动器24,可控制该电动马达2提供的驱动力、具体地说是驱动扭矩的大小。另外,所说变速箱12中,配设有对其输出轴等的转速、进而该高尔夫车1的走行速度进行检测的车速传感器29。
另外,在所说内燃机3的气化器25上,连接有控制其节流阀25a的开合的节流马达26,所说电池20供给的电能经由马达驱动器27供给该节流马达26。并且,通过以所说控制器22控制该马达驱动器27,可对节流阀的开度、进而内燃机3提供的驱动力、具体地说是输出扭矩的大小进行控制。另外,对于所说节流阀25a的开度,以节流传感器28进行检测,所检测到的节流开度信号向所说转速传感器23送出。
所说内燃机3提供的驱动力从内燃机驱动力传递系统a经由所说变速箱12传递给所说后轮4、4。在所说内燃机驱动力传递系a中,从驱动力传递方向上来看,从上游侧按照顺序配设有扭矩传感器16、无级变速器14、以及离合器15。所说无级变速器14采用的是在驱动侧可变径皮带轮与从动侧可变径皮带轮上绕挂V型皮带而成的V型皮带式无级变速器。
所说扭矩传感器16是对从内燃机3向后轮4侧传递的驱动力进行检测的驱动力检测传感器,具体地说是对驱动扭矩进行检测的扭矩传感器,与其被检测扭矩相应的扭矩信号向控制器22送出。
此外,所说无级变速器14是将安装在内燃机3的输出轴上的驱动皮带轮与安装在变速箱12的输入轴上的从动皮带轮二者通过V型皮带进行联接而成的V型皮带轮式无级变速器。
再有,所说离合器15是可通过所说控制器22控制其离合的电磁式离合器。该离合器15在进行仅以电动马达2驱动后轮4的马达单独驱动的运行区域切离,以此阻止扭矩从后轮侧向内燃机侧传递及向反方向传递。由此,在马达单独驱动时,不仅能够防止内燃机3产生走行阻力,而且必要时能够在马达单独驱动时使内燃机3不对走行产生妨碍地运行而驱动发电机17,对电池20进行充电。
此外,所说内燃机3的曲轴上连接有所说发电机17,该发电机17输出的电流值和电压值向控制器22送出。此外,所说内燃机3的曲轴的转速、即所说发电机17的转速由转速传感器23进行检测,其检测信号向所说控制器22送出。
此外,所说发电机17输出的电能经由通断式第1开关18和逆变器·整流器19供给作为所说电动马达2的电源的电池20。该电池20上连接有对其电压、充放电电流量以及温度等电池的状态进行检测的电池状态检测部(剩余容量检测机构)21。
下面,对所说控制器22的控制动作及其作用效果进行说明。
在所说手动走行模式下,当来到上坡等外部负荷较大的位置上或者乘员为了加速而踩踏油门踏板7时,由油门传感器7a对该踩踏量进行检测,与该检测到的油门开度相应的油门开度信号向控制器22送出,通过该控制器22对所说电动马达2和内燃机3的运行进行如下控制。
而在自动走行模式下,驾驶者不踩踏油门踏板,因此,不能进行手动走行模式下依据油门踏板踩踏量所进行的负荷计算。但是,随着外部负荷的变化,检测车速V1将变化,因此,在自动走行模式下,根据目标车速V0与检测车速V1之差进行外部负荷、即对内燃机及电动马达2提出的负荷要求的检测。目标车速V0与检测车速V1相比越大则测知的负荷越大,目标车速V0与检测车速V1相比越小则测知的负荷越小。将有与检测车速V1低于该目标车速V0时的所说差值ΔV相应的车速控制信号输出。
对所说电动马达2和内燃机3的运行这样进行控制,即,当依据所说油门开度信号或车速控制信号计算出来的设定负荷(人们根据外部负荷而对内燃机3和电动马达2提出的负荷要求,或者根据目标车速与检测车速二者之差而对内燃机和电动马达提出的负荷要求,以下简称为负荷)T小于预先设定的既定值时,仅以所说电动马达2提供的驱动力驱动后轮4、即进行马达单独驱动,而当负荷在所说既定值以上时,以所说电动马达2和所说内燃机3二者的驱动力驱动所说后轮4、即进行马达·内燃机共同驱动。
具体地说,如图7所示,在判断为依据所说油门开度信号或者车速控制信号计算出来的负荷T小于所说既定的基准值B(包括车辆在中途停止走行)时(步骤S1),所说离合器15切离而处于扭矩阻断状态,仅以电动马达2的驱动力驱动后轮4,内燃机3保持停止状态(步骤S2)。在这种场合,可避免来自后轮4的扭矩经由内燃机驱动力传递系统a向内燃机3传递,因而能够防止该内燃机3产生走行阻力(引擎制动)。
在进行所说马达单独驱动的场合,将电池状态检测部21所检测的电池剩余容量Q与预先设定的既定的基准值A进行比较(步骤S3)。此时,当判断为所说电池剩余容量Q在所说基准值A以上、即电池20处于充分充电的状态时,所述内燃机3保持在运行停止的状态,保持所说离合器15切离的扭矩阻断状态(步骤S4)。
而当判断为所说电池剩余容量Q小于所说基准值A、即电池20处于未充分充电的状态时,在内燃机3开始运行的同时,所说离合器15保持扭矩阻断状态,并且所说电池20与发电机17之间的第1开关18接通(步骤S5)。
在所说内燃机3开始运行时,该内燃机3的曲柄轴将在未图示的起动马达的驱动下开始发动,同时,点火系统和燃料供给系统开始工作。当转速传感器23检测到的曲柄轴转速超过设定得比开始发动时的转速大的起动判定转速时,即判断为内燃机3已起动,通过节流马达26的控制,使所说气化器25的节流阀25a的开度达到与依据所说电池剩余容量Q而设定的充电时的开度。
随着所说内燃机3开始运行,发电机17受到驱动而旋转,以该发电机17发出的电能对所说电池20进行充电。而且此时,内燃机3提供的驱动力被离合器15阻断,因此,马达单独驱动可不受妨碍地继续进行。并且,当所说电池剩余容量超过所说基准值时,内燃机3的运行即停止。
另外,在步骤S1中,当判断负荷T在所说既定的基准值B以上时,所说离合器15即接合而处于扭矩传递状态,同时,内燃机3开始运行,于是,实施对后轮4以电动马达2和内燃机3二者进行驱动的马达·内燃机共同驱动(步骤S6)。
在实施所说马达·内燃机共同驱动时,将电池剩余容量Q与所说基准值A进行比较(步骤S7),当判断为所说电池剩余容量Q为所说基准值A以上、即电池20处于充分充电的状态时,所说第1开关18断开,以避免电池20过充电。
而当判断为所说电池剩余容量Q小于所说基准值A、即电池20处于未充分充电的状态时,所说第1开关18接通,于是,以发电机17发出的电能对所说电池20进行充电。另外,当所说电池剩余容量超过所说基准值时,所说第1开关便断开。
如上所述,作为本实施方式,当负荷达到既定值以上时是以电动马达2和内燃机3二者对后轮4进行驱动的,因此,不需要使用大型的、大容量的电动马达2。
而当负荷小于基准值时以及车辆停止在中途时,内燃机3处于停止状态,发电机17不受驱动,不对电池20充电,因此,如果该非充电状态继续下去,有可能导致电池20的剩余容量不足。为此,在为本实施方式中,即便在马达单独驱动时或者中途停止时,若电池剩余容量小于基准值,仍起动内燃机3以驱动发电机17,因此,可使电池20保持适当的充电状态。
此外,由于所说离合器15为电磁式离合器,因此,在进行马达单独驱动时可使其切离而处于动力阻断状态,从而能够避免所谓的引擎制动的发生,而且即便在马达单独驱动时电池剩余容量Q小于基准值A,也能够不对马达单独驱动产生妨碍地起动内燃机3而驱动发电机17,对电池20进行充电,使电池始终保持正常的充电状态。
由于设置了V型皮带式无级变速器14,因此,能够将因内燃机3起动、离合器15接合时扭矩的急剧增大而产生的冲击加以吸收,改善乘车感觉。而且,还具有能够将负荷急剧增大时内燃机和电动马达二者的转速差消除从而改善乘车感觉的效果。
并且,在自动运行模式下检测车速V1比所设定的目标车速V0越小,内燃机3供给后轮4的驱动力和电动马达2供给后轮4的驱动力二者之和越大,因此,与目标车速V0相比实际的车速V1越小则供给后轮4的驱动力越大,可实现走行时与目标车速V0相一致。
下面,对本发明的技术方案8所涉及的第5实施方式进行说明。
作为本第5实施方式,如图8所示,作为驱动后轮4的电动马达采用的是具有发电功能的发电马达2’。此外,该发电马达2’与所说电池20之间通过充电线缆30相连接,该充电线缆30上中介有通断式第2开关31。其它结构与所说第4实施方式相同。
并且,作为本第5实施方式,当电池剩余容量Q为基准值A以上时,所说第2开关31断开,而当电池剩余容量Q小于基准值A时,所说第2开关31接通。
这样,作为本第5实施方式,当电池剩余容量Q小于基准值A时,在进行制动时能够获得所说发电马达2所产生的反馈制动作用,同时,能够对电池20进行充电,与仅以内燃机3进行充电的场合相比,可提高该内燃机3的燃料费效率。而且,当电池剩余容量Q为基准值A以上时,不会使电池20过充电。
图3、图4、9~图14是对本发明的一个实施方式所提供的混合驱动式车辆、具体地说是高尔夫车的运行控制装置进行说明的附图,图9是其结构框图,图10~图14是动作说明用特性曲线图,图3、图4是对高尔夫车的使用状况加以展示的示意图。
图9中,编号1表示高尔夫车,该高尔夫车1具有电动马达2和内燃机3,作为对左、右的一对后轮(驱动轮)4、4进行驱动的驱动源,以方向盘6控制左、右一对前轮5、5的转向而走行。
所说高尔夫车1的结构为可选择下述走行模式中的任一种,通过乘员对所说方向盘6、油门踏板7以及制动踏板8进行人为操作而走行的手动走行模式,以及边对埋设在路面下的感应线进行检测而沿着该感应线自动走行的自动走行模式,任意进行选择。而手动走行模式和自动走行模式的切换是通过对操作盘9的主开关10和模式切换开关11进行操作而实现的。
所说高尔夫车1在例如从高尔夫球场40的未图示的停车场移动到走行路径40a上时,以所说手动走行模式驾驶,而在所说走行路径40a上走行时,以所说自动走行模式驾驶。在该自动走行模式下,边检测埋设在所说走行路径40a的地下的感应线40c边沿着该感应线走行,并且进行后述的自动走行控制以达到所设定的目标走行速度V0。
所说电动马达2被设置成能够对变速箱12的输入轴进行驱动而使之旋转,以此构成使电动马达2的驱动力经由变速箱12传递给左右后轮4、4的马达驱动力传递系统。
并且,电池20提供的电能经由马达驱动器24供给所说电动马达2。并且,构成有以控制器22控制该马达驱动器24从而对该电动马达2提供的驱动力、具体地说是输出扭矩的大小进行控制的驱动电能供给系统。
在所说变速箱12中,配设有对其输出轴等的转速、进而该高尔夫车1的走行速度进行检测的车速传感器(车速检测机构)29。
在所说内燃机3的气化器25上连接有控制其节流阀25a的开合的节流马达26,所说电池20提供的电能经由马达驱动器27供给该节流马达26。并且,通过以所说控制器22控制该马达驱动器27,可对节流阀的开度、进而内燃机3提供的驱动力、例如输出扭矩的大小进行控制。另外,对于所说节流阀25a的开度,以节流传感器28进行检测,所检测到的节流开度信号向所说控制器22送出。
所说内燃机3提供的驱动力经构成内燃机驱动力传递系统a的传动机构以及所说变速箱12传递给所说后轮4、4。而作为所说传动机构,可以采用在驱动侧、从动侧链轮上绕挂链条而成的链式,在驱动侧、从动侧带齿皮带轮上绕挂带齿皮带而成的皮带式,以及驱动轴式等形式。
此外,在所说内燃机驱动力传递系a的中途,中介有通过所说控制器22控制其离合的电磁式离合器15。作为该离合器15,在仅以电动马达2对后轮4进行驱动的运行域中切离,以此阻止动力从后轮4侧向内燃机3侧传递。
而所说离合器15,除了电磁式之外,也可以采用仅能够使动力从内燃机3向后轮4侧传递而不能够向相反方向传递的单向离合器。
相对于所说离合器15在驱动力传递方向的上游侧,中介有对从内燃机3传递过来的驱动力进行检测的驱动力检测传感器,具体地说是对所传递的扭矩进行检测的扭矩传感器16。
另外,所说内燃机3的曲轴上连接有发电机17,该发电机17输出的电流值和电压值向控制器22送出。此外,所说内燃机3的曲轴的转速、即所说发电机17的转速由转速传感器23进行检测,其检测信号向所说控制器22送出。
此外,所说发电机17输出的电能经由构成充电电能供给系的切换开关18以及逆变器·整流器19供给作为所说电动马达2的电源的电池20。该电池20上连接有对其电压、充放电电流量(电池剩余容量)以及温度等电池的状态进行检测的电池状态检测部21。该电池状态检测单元21所检测到的电池剩余容量等向控制器22送出。
下面,对所说控制器22的控制动作及其作用效果进行说明。
在所说手动走行模式下,当来到上坡等外部负荷较大的位置上或者乘员为了加速而踩踏油门踏板7时,由油门传感器7a对该踩踏量进行检测,与该检测到的油门开度相应的油门开度信号向控制器22送出,通过该控制器22对所说电动马达2和内燃机3的运行进行如下控制。
而在自动走行模式下,驾驶者不踩踏油门踏板,因此,不能进行手动走行模式下依据油门踏板踩踏量所进行的负荷计算。但是,随着外部负荷的变化,检测车速V1将变化,因此,在自动走行模式下,根据目标车速V0与检测车速V1之差进行外部负荷、即对内燃机及电动马达2提出的负荷要求的检测。目标车速V0与检测车速V1相比越大则测知的负荷越大,目标车速V0与检测车速V1相比越小则测知的负荷越小。将有与检测车速V1低于该目标车速V0时的差值ΔV相应的车速控制信号输出。
对所说电动马达2和内燃机3的运行这样进行控制,即,当依据所说油门开度信号或车速控制信号计算出来的设定负荷(人们根据外部负荷而对内燃机3和电动马达2提出的负荷要求,或者根据目标车速与检测车速二者之差而对内燃机和电动马达提出的负荷要求,以下简称为负荷)小于预先设定的既定值时,仅以所说电动马达2提供的驱动力驱动后轮4,而当负荷在所说既定值以上时,以所说电动马达2和所说内燃机3二者的驱动力驱动所说后轮4。
具体地说,当判断为依据所说油门开度信号或者车速控制信号计算出来的负荷小于所说既定值时,仅以电动马达2的驱动力驱动后轮4,内燃机3保持停止状态。而此时,所说离合器15切离,避免来自后轮4的扭矩经由内燃机驱动力传递系统a传递到内燃机3上,以防止该内燃机3产生走行时的阻力。
而在仅以所说电动马达2对后轮4进行驱动的运行区域,当电池剩余容量在既定值以下时,在所说离合器15切离的同时内燃机3起动,于是,发电机17受驱动而旋转,从而对电池20进行充电。
而对所说马达驱动器24这样进行控制,即,当负荷在小于所说既定值的范围内时,随着所说油门踏板踩踏量的增加,或者随着检测车速V1相对于目标车速V0变小,增加供给所说电动马达2的电能,因此,所说电动马达2提供的驱动力将被控制在与油门踏板踩踏量或者目标车速V0与检测车速V1二者之差相应的大小。在自动走行模式下,当高尔夫车1例如如图4所示,到达走行路径40a的上坡a~b、下坡c~d处时,所说车速之差ΔV将变大或变小。
当所说负荷达到所说既定值以上时,应使内燃机3起动,该内燃机3的曲柄轴将在未图示的起动马达的驱动下开始发动,同时,点火系统和燃料供给系统开始工作。当转速传感器23所检测的曲柄轴转速超过设定得比开始发动时的转速大的起动判定转速时,即判断为内燃机3已起动,通过节流马达26的开合控制使所说气化器25的节流阀25a的开度达到与所说油门开度信号或者车速控制信号相应的开度。
此外,所说控制器22,如图10、图11所示,从电池状态检测部(电池状态检测传感器)21输入电池剩余容量Q,将该电池剩余容量Q与既定的基准值A进行比较(步骤S1),当电池剩余容量Q为基准值A以上时,对所说马达驱动器24及27这样进行控制,即,使得电动马达2供给后轮4的马达驱动力M1相对于内燃机3供给后轮4的内燃机驱动力E1的比例为ε1。而当所说电池剩余容量Q小于所说A时,对所说马达驱动器24及27这样进行控制,即,使得所说比例成为小于所说ε1的ε2(步骤3)。
当然,本发明中的所说马达驱动力M1相对于内燃机驱动力E1的比例(M1/E1)并不限于设定成上述ε1、ε2那样的两级,也可以设定成多级,或者如图10的虚线所示,将所说比例设定成随着电池剩余容量的增加而逐渐增大。
还可以这样设定,即,所说电池剩余容量Q变得越小则比例也越小,例如当电池剩余容量减少到应禁止其放电的容量时,使所说比例为零以停止电动马达驱动而仅以内燃机进行驱动,以保护电池。
此外,所说控制器22,如图12、图13所示,将电池剩余容量Q与既定的基准值A’进行比较(步骤S11),当电池剩余容量Q为基准值A’以下时,对所说马达驱动器27以及所说充电电能供给系统的开关18这样进行控制,即,使得内燃机3供给发电机17的充电驱动力E2相对于该内燃机3供给后轮4的内燃机驱动力E1的比例(E2/E1)为ε3(步骤12)。而当所说电池剩余容量Q变得大于所说A’时,对所说马达驱动器27以及开关18这样进行控制,即,使得所说比例成为小于所说ε3的ε4(步骤13)。
具体地说,在这里,将电池剩余容量Q的基准值A’例如设定为满充电时的50~80%左右。
另外,所说比例(E2/E1)的控制是通过对开关18的通断时间进行占空比控制来实现的。即,该开关18的接通时间越长,则所说内燃机3供给发电机17的驱动力E2相对于供给后轮4的驱动力E1的比例(E2/E1)越大。
当然,本发明中的所说充电驱动力E2相对于内燃机驱动力E1的比例(E2/E1)并不限于上述ε3、ε4那样的两级,也可以设定成多级,或者如图12中的虚线所示,将所说比例设定成随着电池剩余容量的增加而逐渐减小。
还可以这样设定,即,所说电池剩余容量Q越大则所说比例越小,在例如电池剩余容量达到满充电时,使所说比例为零而停止以内燃机3对电池进行充电。
在这里,在自动走行模式下,所说控制器22,如图14所示,对所说马达驱动器24及27这样进行控制,即,车速传感器29所检测到的检测车速V1相对于以设定机构(未图示)设定的目标车速V0越小,则内燃机3提供的驱动力E1与电动马达供给2的驱动力M1二者之和越大。
如上所述,作为本实施方式,当外部负荷达到既定值以上时是以电动马达2和内燃机3二者对后轮4进行驱动的,因此,不需要使用大型的、大容量的电动马达2。
并且,在以电动马达2和内燃机3二者对后轮4进行驱动的运行域,当电池剩余容量Q为基准值A以上时,使电动马达2的驱动力M1相对于内燃机3的驱动力E1的比例为ε1而大于电池剩余容量Q小于基准值A时的比例ε2,因此,当电池剩余容量Q较大时,能够充分利用电动马达2的驱动力,其结果,能够使走行变得容易、可靠且平滑。而电池剩余容量Q较小时,可抑制电动马达所进行的驱动而避免电池20过放电。
此外,当电池剩余容量Q为基准值A’以下时,使内燃机3供给发电机17的充电驱动力E2相对于供给后轮4的驱动轮驱动力E1的比例为ε3而大于电池剩余容量Q大于基准值A’时的比例ε4,因此,当电池剩余容量Q减少时,发电机17的发电量增加,其结果,能够更为可靠地对电池20进行充电。
而且,在自动走行模式下,与所设定的目标车速V0相比检测车速V1越小,则内燃机3供给后轮4的驱动力E1与电动马达2供给后轮4的驱动力M1二者之和越大,因此,与目标车速V0相比实际的车速V1越低则供给后轮4的驱动力越大,可实现走行时与目标车速相一致。
图15、图16是对本发明的技术方案13~15的第9实施方式所提供的混合驱动式车辆、具体地说是高尔夫车的运行控制装置进行说明的附图,图13是其结构框图,图14是对其动作进行说明的流程图。
在图13中,编号1表示高尔夫车,该高尔夫车1具有电动马达2和内燃机3,作为对左、右的一对后轮(驱动轮)4、4进行驱动的驱动源,以方向盘6控制左、右一对前轮5、5的转向而走行。
所说高尔夫车1的结构为可选择下述行走模式的任一种,通过乘员对所说方向盘6、油门踏板7以及制动踏板8进行人为操作而走行的手动走行模式,以及边对埋设在路面下的感应线进行检测而沿着该感应线自动走行的自动走行模式。而手动走行模式和自动走行模式的切换是通过对操作盘9的主开关10和模式切换开关11进行操作而实现的。
所说电动马达2被设置成能够对变速箱12的输入轴进行驱动而使之旋转,由此而构成将电动马达2的驱动力经由变速箱12传递给左、右后轮4、4的马达驱动力传递系统。
此外,电池20提供的电能经由马达驱动器24供给所说电动马达2。并且,通过以控制器22对该马达驱动器24进行控制而对该电动马达2提供的驱动力、具体地说是输出扭矩的大小进行控制的驱动电能供给系统。所说变速箱12中,配设有对其输出轴等的转速、进而该高尔夫车1的走行速度进行检测的车速传感器(车速检测机构)29。
在所说内燃机3的气化器25上,连接有控制其节流阀25a的开合的节流马达26,所说电池20提供的电能经由马达驱动器27供给该节流马达26。并且,通过以所说控制器22控制该马达驱动器27,可对节流阀的开度、进而内燃机3提供的驱动力、例如输出扭矩的大小进行控制。另外,对于所说节流阀25a的开度,以节流传感器28进行检测,所检测到的节流开度信号向所说控制器22送出。
所说内燃机3提供的驱动力经构成内燃机驱动力传递系统a的传动机构以及所说变速箱12传递给所说后轮4、4。所说传动机构采用的是V型皮带式无级变速器14。所说传动机构,也可以采用在驱动侧、从动侧链轮上绕挂链条而成的链式,在驱动侧、从动侧带齿皮带轮上绕挂带齿皮带而成的皮带式,以及驱动轴式等形式。
此外,在所说内燃机驱动力传递系统a的中途,中介有通过所说控制器22控制其离合的电磁式离合器15。该离合器15在仅以电动马达2对后轮4进行驱动的运行区域中切离,以此阻止动力在后轮4与内燃机3之间进行传递。
而所说离合器15,除了电磁式之外,也可以采用仅能够使动力从内燃机3向后轮4侧传递而不能够向相反方向传递的单向离合器。
相对于所说离合器15在驱动力传递方向的上游侧,中介有对从内燃机3传递过来的驱动力进行检测的驱动力检测传感器,具体地说是对所传递的扭矩进行检测的扭矩传感器16。
另外,所说内燃机3的曲轴上连接有发电机17,该发电机17输出的电流值和电压值向控制器22送出。此外,所说内燃机3的曲轴的转速、即所说发电机17的转速由转速传感器23进行检测,其检测信号向所说控制器22送出。
此外,所说发电机17输出的电能经由构成充电电能供给系的切换开关(第1开关)18以及逆变器·整流器19供给作为所说电动马达2的电源的电池20。该电池20上连接有对其电压、充放电电流量(电池剩余容量)以及温度等电池的状态进行检测的电池状态检测部21。该电池状态检测部21所检测到的电池剩余容量等向控制器22送出。
下面,对所说控制器22的控制动作及其作用效果进行说明。
在所说自动走行模式下,通过未图示的设定机构进行了目标车速V0的设定后,如图16的流程图所示,将所说目标车速V0与所说车速传感器29所检测到的检测车速V1二者的速度差同预先设定的基准值B进行比较(步骤S1)。此时,当所说目标车速V0大于检测车速V1且其速度差(V0-V1)小于所说基准值B从而判断为处于第1走行状态时,在所说内燃机3的运行停止的同时,所说后轮4与内燃机3之间的扭矩传递被所说离合器15阻断,所说后轮4仅受到电动马达2的驱动(步骤S2)。
并且,将所说电池状态检测部21检测到的电池剩余容量Q与预先设定的既定的基准值A进行比较(步骤S3)。此时,当判断为所说电池剩余容量Q在所说基准值A以上、即电池20处于充分充电的状态时,所说内燃机3保持运行停止状态,而且所说离合器15保持扭矩传递阻断状态(步骤S4)。
而当判断为所说电池剩余容量Q小于所说基准值A、即电池20处于未充分充电的状态时,在所说内燃机3开始进行运行的同时所说离合器15保持扭矩传递阻断状态,而且所说电池20与发电机17之间的第1开关18接通(步骤S5)。于是,所说发电机17在内燃机3的驱动下旋转,以该发电机17发出的电能对所说电池20进行充电。
此外,在所说步骤S1中,当所说目标车速V0大于检测车速V1且其速度差(V0-V1)为既定的基准值B以上因而判断为处于第2走行状态时,在所说内燃机3的运行开始的同时所说离合器15接合而能够实现从该内燃机3向后轮4的扭矩传递,所说后轮4受到电动马达2和内燃机3二者的驱动(步骤S6)。
并且,将所说电池状态检测部21检测到的电池剩余容量Q与既定的基准值A进行比较(步骤S7)。此时,当判断为所说电池剩余容量Q在所说基准值A以上、即电池处于充分充电的状态时,所说第1开关18断开(步骤S8),内燃机3驱动的发电机17所发出的电能被该第1开关18阻断,其结果,该发电机17处于实质上空转的状态,内燃机3的驱动力在实质上全部提供给后轮4。
而当判断为所说电池剩余容量Q小于所说基准值A、即电池20处于未充分充电的状态时,所说第1开关18接通(步骤S9)。于是,内燃机3驱动的发电机17所发出的电能向所说电池20供给,使该电池20充电。
在起动内燃机3时,该内燃机3的曲轴在未图示的起动马达的驱动下开始发动,同时,点火系统和燃料供给系统开始工作。当转速传感器23所检测的曲轴转速超过设定得比开始发动时的转速大的起动判定转速时,即判断为内燃机3已起动,通过节流马达26的开合控制使所说气化器25的节流阀25a的开度达到与所说目标车速V0相应的开度。
如上所述,作为本实施方式,当检测车速V1小于目标车速V0且其速度差为既定值以上时,以电动马达2和内燃机3二者对后轮4进行驱动,因此,不需要采用大型、大容量的电动马达2。此外,当所说速度差小于所说既定值时仅以电动马达2进行驱动,因此,能够减小因内燃机3而产生的噪音、节省该内燃机3的燃料费用。
此外,当电池剩余容量检测值Q小于既定值A时,即便是在所说第1走行状态下也使所说内燃机3运行,因此,能够使电池20的剩余容量维持在适当程度,避免电池20过放电。
此外,在内燃机3运行的第2走行状态下,当电池剩余容量检测值Q小于所说既定值A时使所说第1开关18接通,为所说既定值A以上时使所说第1开关18断开,因此,能够在电池20处于未充分充电的状态时对电池20进行充电而使电池维持适当的剩余容量,而且在电池20处于充分充电的状态时使发电机17处于实质上空转的状态,能够避免内燃机3的驱动力无谓地用于发电机17的驱动,节省内燃机3的燃料费用。
下面,对本发明的技术方案16的10实施方式进行说明。作为本第10实施方式,如图17所示,作为驱动后轮4的电动马达采用的是具有发电功能的发电马达2’。此外,该发电马达2’与所说电池20之间通过充电线缆30相连接,该充电线缆30中中介有第2开关31。其它结构与所说第9实施方式相同。
并且,作为本第10实施方式,在检测车速V1大于目标车速V0的第3走行状态下,当电池剩余容量Q在基准值A以上时,所说第1、第2开关18、31断开,所说内燃机3的节流开度最小,而且通过所说离合器15能够实现所说扭矩传递。
而当所说电池剩余容量Q小于所说基准值A时,所说第2开关31接通,通过所说离合器15将所说扭矩传递阻断。
作为本第10实施方式,在检测车速V1大于目标车速V0的第3走行状态下,当电池剩余容量Q小于所说既定值A时使所说第1、第2开关18、31接通,通过所说离合器15将所说扭矩传递阻断,因此,不仅能够通过发电马达2’产生反馈制动作用,而且能够对电池20进行充电。
而当电池剩余容量Q在既定值A以上时所说第1开关18断开,所说内燃机3的节流开度最小,通过离合器15能够实现所说扭矩传递,因此,不仅能够避免电池20过充电,还能够通过内燃机3得到制动效果(引擎制动)。
图18、图19、图20是分别对应用于所说第9、第10实施方式的高尔夫车中的后轮驱动系统进行示意性展示的框图。图中,与图15~图17编号相同者表示与之相同或相当的部分。
图18所示的后轮驱动系统中,安装在内燃机3的输出轴上的驱动皮带轮3a和安装在发电机17的旋转轴上的从动皮带轮17a通过V型皮带17b相连结。因此,发电机17在内燃机3运行时总是受到驱动而旋转。
此外,在内燃机3的输出轴与变速箱12的输入轴之间配设有V型皮带式无级变速器14。该无级变速器14这样构成,即,在安装在内燃机输出轴的离合器15下游侧的直径可变式驱动皮带轮14a和安装在变速箱12的输入轴上的直径可变式从动皮带轮14b上绕挂V型皮带14c而成。
所说无级变速器14在内燃机3处于怠速运行区域时不传递旋转力,当达到既定转速以上时将内燃机的旋转力向后轮传递,并且内燃机3的转速越低则减速比越大,随着转速变高减速比变小。
在上述图18的后轮驱动系统中,当电池剩余容量超过既定的基准值且处于所说第1走行状态时,内燃机3不运行,并且离合器15切离。于是,高尔夫车仅受到带有电磁制动器2a的电动马达2的驱动。由于此时电磁离合器15切离,因此内燃机不会成为旋转阻力。
而当电池剩余容量小于所说基准值时,即便是在所说第1走行状态下内燃机3也运行,并且电磁离合器15切离。因此,此时,发电机17受到驱动而进行电池的充电,并且内燃机3的动力不会传递到后轮4上。
此外,在所说第2走行状态下,内燃机3和电动马达2二者与电池剩余容量的多少无关地运行,离合器15接合。于是,在内燃机3的动力传递给后轮4的同时,发电机17受到驱动而旋转。
图19的后轮驱动系统与图18的后轮驱动系统的不同点在于,在所说无级变速器14与变速箱12之间配设有第2离合器15a。
在图19的后轮驱动系统中,当电池剩余容量超过既定的基准值且处于所说第1走行状态时,内燃机3不运行,而且离合器15a切离。于是,高尔夫车仅受到带有电磁制动器2a的电动马达2的驱动。由于此时电磁离合器15a切离,因此,可避免无级变速器14旋转。此时也可以使电磁离合器15处于切离状态。
而当电池剩余容量小于所说基准值时,即便是在所说第1走行状态下内燃机3也运行,并且电磁离合器15以及15a切离。因此,此时,发电机17受到驱动而进行电池的充电,并且内燃机3的动力不会传递到后轮4上。
另外,在所说第2走行状态下,内燃机3和电动马达2二者与电池剩余容量的多少无关地运行,离合器15、15a处于接合状态。于是,在内燃机3的动力传递给后轮4的同时,发电机17受到驱动而旋转。
图20的驱动系统与图19的驱动系统的不同点在于,将第2离合器15a改为仅允许动力从内燃机侧向变速箱侧传递的单向离合器15b、以及在变速箱下游侧配设扭矩传感器16a。图20的驱动系统的作用与效果与图19的驱动系统相同。
下面,对本发明所涉及的混合驱动式电动车辆的一个实施方式结合图21至图25进行详细说明。在这里,就本发明应用于高尔夫车的例子进行说明。
图21是作为本发明所涉及的混合驱动式电动车辆的高尔夫车的侧视图,图22是高尔夫车的结构框图,图23是后轮驱动系的结构框图,图24是充电量变化曲线图,图25是负荷变化曲线图。
在这些附图中,编号101表示的是本实施方式所提供的高尔夫车。该高尔夫车101具有各为两个的前轮102和后轮103,是以后述的走行装置104(参照图2)驱动后轮103而走行的。对于前轮102,除了可由乘员通过方向盘105使之转向之外,也可以通过走行装置104使车体沿感应线(未图示)走行而转向。图21中,编号106表示底盘,107是前座席,108是后座席,109是后货架,110是车棚。
该高尔夫车101的走行装置104如图22所示,由可使前轮102自动转向的自动转向装置111、使车体走行或停止的驱动装置112、以及具有对上述两个装置进行控制的CPU113的主控制器114等构成。
所说自动转向装置111具有用来检测感应线的传感器115、使转向轴116转动的转向马达117、以及用来对手动转向模式和自动转向模式进行切换的转向离合器118,由主控制器114进行控制。主控制器114对自动转向装置111的控制,是在通过未图示的模式切换开关从手动走行模式向自动走行模式进行切换后的状态下实施的。
在该自动走行模式下,首先,从主控制器114的CPU113向离合器马达继电器119送出控制信号,由所说离合器118将方向盘105与转向轴116切离。而且,在进行该切离控制之后,CPU113依据经由感应传感器放大器120输入的传感器115的信号向转向驱动器121送出控制信号而对转向马达117进行控制,以使得感应线传感器115跟踪感应线。
所说驱动装置112如图22和图23所示,具有:经由变速箱123而与后轮103的车轴122相连接的驱动用马达124,向该驱动用马达124提供电能的电池125,用来补充后轮驱动用动力并对所说电池125进行充电而发电的引擎式辅助动力装置126,以及,对各车轮分别进行制动的鼓式制动器127等。
所说驱动用马达124使用的是这样一种马达,即,除了能够接受所说主控制器114的供电而对变速箱123的输入用部件进行驱动之外,还能够作为在所说输入用部件的驱动下旋转发电的发电机发挥功能而将反馈电流供给主控制器114。在该实施方式中,在该驱动用马达124中设置有泊车制动用的电磁制动器128。
驱动用马达124的输出扭矩在手动走行模式下,受到CPU113的控制而与油门踏板129的踩踏量相应。即,通过踩踏所说油门踏板129,使得与油门踏板129连动的油门电位器130和油门开关131向CPU113送出控制信号,CPU113依据该控制信号设定马达输出扭矩。而在自动走行模式下,CPU113对马达输出扭矩进行的控制使得当前车速与目标车速一致。当前车速,由设置在车体上的输入装置或用来进行远程控制的远控装置进行设定。此外,路面中,为了满足暂时停止的需要以及在上下坡路面或存在有微小凹凸等的线路上走行的要求,将旨在使当前车速与所设定的目标车速变得一致的反馈控制暂时中断,或者以底盘106侧的触发传感器133以及定点传感器134,对被设置成可判别反馈响应一时提高等情况的永久磁铁制造的标识(未图示)进行检测,CPU113在读取所设定的目标车速的同时,对所说标识所表示的线路走行要求进行分析和设定。
无论在所说手动走行模式或自动走行模式的何种模式下,在进行控制时,驱动用马达124均发挥发电机的功能进行反馈制动。反馈制动所产生的电能,从主控制器114作为反馈电流供给电池125而对其进行充电。
手动走行模式下的制动可通过乘员踩踏制动踏板135实现。通过乘员踩踏制动踏板135,踩踏力将从切换机构136经由制动缆传递到各车轮的鼓式制动器127上,鼓式制动器127进行动作而产生制动力。在制动踏板135上,设置有与之连动的制动开关137,通过以CPU113对手动走行模式下的制动进行检测而能够进行所说反馈制动。
自动走行模式下的制动是这样实现的,即,当在输入装置或远控装置上对设定车速进行减速再设定或紧急停止开关接通、依据线路上的标识而发出减速指示时,除了所说反馈制动之外,还由CPU113从制动马达驱动器140向经由齿轮138而与所说切换机构136相联结的制动马达139送出控制信号而进行制动。
所说引擎式辅助动力装置126由引擎141、与该引擎141的曲轴142之间经V型皮带式传动装置143相连接的马达发电机144、安装在所说引擎141与所说变速箱123的输入部件之间的V型皮带式无级变速器145、以及第1、第2离合器146、147等构成。
所说引擎141的运行和停止由主控制器114的CPU113进行切换,运行时,由CPU113驱动使气化器151的节流阀开合的节流马达152,控制其转速。引擎141的转速,由设置在马达发电机144上的转速传感器153进行检测。
所说马达发电机144使用的是在引擎起动时发挥起动马达的功能,除此之外的时间发挥发电机的功能的发电机。作为该马达发电机144,通过所说CPU113将起动开关154切换到接通侧而得到电池125供给的电能从而发挥起动马达的功能使引擎141的曲轴142旋转。
另一方面,作为该马达发电机144,通过CPU113将起动开关154切换到断开侧,可在引擎141的动力的驱动下旋转而发电。该马达发电机144发出的电能经由逆变器·整流器155供给电池125。即,以引擎141驱动马达发电机144而使电池125得以充电。此外,该马达发电机144在发电时向CPU113输出电流值和电压值。
所说V型皮带式无级变速器145,是与在坐式摩托车等中所采用的已公知变速机同等的变速机,如图23所示,绕挂V型皮带156的两个皮带轮157、158中,变速箱123侧从动皮带轮157经由第1离合器146与变速箱123的所说输入部件相连接,同时,引擎141侧驱动皮带轮158经由第2离合器147与引擎141的曲轴142相连接。
所说第1离合器146与第2离合器147,在该实施方式中二者均由电磁离合器构成,可通过CPU113实现接合与切离的切换。另外,作为第1离合器146,也可以采用只能够使动力从所说从动皮带轮157向变速箱123传递的单向离合器。
第1离合器146和第2离合器147在以下场合接合,即,将引擎141的动力传递给变速箱123以对驱动用马达124进行助力时,以及,即使不以引擎141对驱动用马达124进行助力但需要将动力从变速箱123侧传递给马达发电机144而以马达发电机144进行反馈制动时。
上述两个离合器146、147在以下场合切离,即,仅靠驱动用马达124走行时,以及,以引擎141驱动马达发电机144使之发电而对电池125进行充电时。
该实施方式中,变速箱123和引擎141经由第1离合器146和第2离合器147与V型皮带式无级变速器145相连接,通过使这两个离合器146、147切离,无论在何种情况下均不会有动力传递到V型皮带式无级变速器145上,因此,能够减少仅以驱动用马达124的动力走行时以及将引擎141的动力专门用于发电时的动力损失。
作为该引擎式辅助动力装置126,在从引擎141通向后轮103的动力传递系统的中途,中间安装有在图22及图23中以编号159表示的扭矩传感器,当采取将引擎141的动力传递给后轮103而对驱动用马达124进行助力的形式时,以所说扭矩传感器159检测引擎141的曲轴142的扭矩波动并输出给CPU113。此时,CPU113使驱动用马达124的输出增大或减小以抑制所说扭矩波动。其结果,无论是否以引擎141进行助力,对后轮103进行驱动的扭矩仍大体一定,因此车体将平滑地走行。
扭矩传感器159的设置位置可以在如图22所示的第2离合器147与V型皮带式无级变速器145之间,以及图17所示的后轮103的车轴的中间等处,只要是引擎141的动力能够进行传递的部位即可,可适当加以选择。
引擎141对驱动用马达124的助力在以下场合进行,即,自动走行模式下对设定车速重新进行设定使之提高时,根据线路上的标识进行急加速或爬坡时,以及手动走行模式下踩踏油门踏板129而负荷大于预先设定的值时。
所说电池125连接有依据电池电压、电池温度、电池125的充放电电流量对电池125的剩余容量进行检测的电池剩余容量检测机构161。该电池剩余容量检测机构161将检测到的电池剩余容量输出给CPU113。当电池剩余容量减少到预先设定的值以下时,CPU113便起动引擎141使马达发电机144发电,对电池125进行充电。
作为CPU113,如上所述,具有对鼓式制动器127所产生的制动力、驱动用马达124和马达发电机144的反馈制动所产生的制动力进行控制的控制机构162(参照图22),并具有在以引擎141对电池125进行充电时和以引擎141产生辅助动力时使引擎141起动,而在充电结束或驱动用马达124的负荷减小而不需要引擎141的动力时使第1和第2离合器146、147处于切离状态而使引擎141停止的引擎停止机构163。
所说制动机构162,采用的是一般制动时进行靠驱动用马达124进行的反馈制动而在紧急制动时还同时利用靠马达发电机144进行的反馈制动的电路。进行所说紧急制动时,制动机构162使第1和第2离合器147处于接合状态,从而将动力从变速箱123侧经由V型皮带式无级变速器145传递给马达发电机144,利用该马达发电机144发电。通过同时利用靠马达发电机144进行的反馈制动,能够将马达驱动系的动能在紧急制动时以马达发电机144进行回收,因此,能够回收更多的动能。
所说引擎停止机构163例如如图24所示,在电池125的充电量低于预先设定的基准量X%时起动引擎141,经过充电而充电量达到所说基准量X%时使引擎141停止。此外,作为引擎停止机构163,除了电池125的充电量之外,还检测驱动用马达124的负荷,并如图25所示,在驱动用马达124的负荷超过基准负荷X时起动引擎141,负荷减小而小于所说基准负荷X时使引擎141停止。所说负荷的检测方法可以考虑采用以下说明的4种方法。
(1)将当前车速与通过输入装置或远控装置设定的目标车速二者进行比较,当目标车速较大时判定为负荷较大,反之判定为负荷较小。
(2)将车体的减速速率与预先设定的减速速率进行比较,当车体的减速速率大于设定的减速速率时判定为负荷较大,反之判定为负荷较小。
(3)当加速值(油门踏板129的踩踏量)的增加度大于预先设定的增加度时判定为负荷较大,制动值(通过远控操作进行的制动器的操作量或制动踏板135的踩踏量)大于预先设定的增加度时判定为负荷较小。
(4)当V型皮带式无级变速器145的变速比大于预先设定的变速比时判定为负荷较大,反之判定为负荷较小。根据埋设在线路上的标识判定负荷大或负荷小。
要使引擎141停止,可通过引擎停止机构163将供给火花塞(未图示)的点火电流切断,或者将气化器151的节流阀完全关闭以切断供给气化器151的燃料来实现。
在引擎停止时,引擎停止机构163在进行所说点火停止控制或燃料停止控制之后使马达发电机144发电。即,即使电池125的充电量达到图18中的X%之后,仍继续以马达发电机144发电。另外,即使驱动用马达124的负荷减小而使引擎141停止之后,仍以马达发电机144进行发电。
因此,对于引擎141的动能,由于即便控制引擎141使之停止之后马达发电机144仍继续旋转而将其消耗,在该动能完全消失时刻引擎141完全停止。其结果,在进行使引擎停止的操作之后,能够将因惯性而产生的动能通过反馈制动转换为电能回收到电池125中,因此,如图24所示,当在电池125的充电量未达到100%的状态下(X%)使引擎141停止时,可利用该停止操作之后所发出的电能使电池125的充电量达到100%。
因此,根据该高尔夫车101,用来对电池125进行充电的引擎141的运行时间得以缩短。
Claims (18)
1.一种作为驱动源具有电动马达和内燃机的混合驱动式车辆的运行控制装置,其特征是,当负荷小于既定值时仅以所说电动马达的驱动力对驱动轮进行驱动,当负荷在所说既定值以上时以所说电动马达和所说内燃机二者的驱动力对所说驱动轮进行驱动,在从所说内燃机通向所说驱动轮的驱动力传递系统的中途配置有对驱动力进行检测的驱动力检测传感器,在以所说电动马达和内燃机二者对驱动轮进行驱动的场合,当所说驱动力检测传感器所检测的被检测驱动力以既定值以上的变化率向增大方向变化时,对所说电动马达进行控制以减小来自该电动马达的驱动力。
2.一种作为驱动源具有电动马达和内燃机的混合驱动式车辆的运行控制装置,其特征是,当负荷小于既定值时仅以所说电动马达的驱动力对驱动轮进行驱动,当负荷在所说既定值以上时以所说电动马达和所说内燃机二者的驱动力对所说驱动轮进行驱动,设置有对所说内燃机的起动进行检测的起动检测传感器,当检测到内燃机起动时,对所说电动马达进行控制以减小来自该电动马达的驱动力。
3.如权利要求1或2的混合驱动式车辆的运行控制装置,其特征是,设置有对车速进行检测的车速检测传感器,检测到的车速越低则所说电动马达的驱动力的减小量越大。
4.一种作为驱动源具有电动马达和内燃机的混合驱动式车辆的运行控制装置,其特征是,当负荷小于既定值时仅以所说电动马达的驱动力对驱动轮进行驱动,当负荷在所说既定值以上时以所说电动马达和所说内燃机二者的驱动力对所说驱动轮进行驱动,在从所说内燃机通向驱动轮的驱动力传递系统的中途中介有V型皮带式无级变速器。
5.一种作为驱动源具有电动马达和内燃机的混合驱动式车辆的运行控制装置,其特征是,并列设置有将所说电动马达的驱动力传递给驱动轮的马达驱动力传递系统、以及将所说内燃机的驱动力传递给所说驱动轮的内燃机驱动力传递系统,在该内燃机驱动力传递系统中中介有将来自内燃机的驱动力传递给后轮或阻断其传递的离合器,对作为所说电动马达的驱动源的电池进行充电的发电机设置成能够由所说内燃机进行驱动,设置有对所说电池的剩余容量进行检测的剩余容量检测机构,当负荷小于既定的基准值时,进行仅以所说电动马达的驱动力对驱动轮进行驱动的马达单独驱动,当负荷在所说基准值以上时,进行以所说电动马达和所说内燃机二者的驱动力对所说驱动轮进行驱动的马达-内燃机共同驱动,在进行所说马达单独驱动时或车辆停止时,当电池剩余容量小于既定的基准值时使所说离合器处于驱动力阻断状态并使所说内燃机运行。
6.如权利要求5的混合驱动式车辆的运行控制装置,其特征是,所说离合器是电磁式离合器。
7.如权利要求5或6的混合驱动式车辆的运行控制装置,其特征是,在所说内燃机驱动力传递系统中无级变速器配设成与所说离合器相串联。
8.如权利要求5至7之一的混合驱动式车辆的运行控制装置,其特征是,所说电动马达是具有发电功能的发电马达而能够对所说电池进行充电。
9.一种作为驱动源具有电动马达和内燃机二者的混合驱动式车辆的运行控制装置,其特征是,电池与电动马达之间通过驱动电能供给系统相联结,并且电池与作为其充电电源的发电机之间通过充电电能供给系统相联结,设置有将电动马达的驱动力传递给驱动轮的马达驱动力传递系统、以及将内燃机的驱动力传递给驱动轮的内燃机驱动力传递系统,设置有对所说电池的剩余容量进行检测的电池状态检测传感器,所说电动马达供给所说驱动轮的驱动力相对于所说内燃机供给所说驱动轮的驱动力的、在所说电池状态传感器所检测到的电池剩余容量增大时的比例比电池剩余容量减小时的比例要大。
10.如权利要求9的混合驱动式车辆的运行控制装置,其特征是,与通过设定机构设定的目标车速相比车速检测机构所检测到的车速越低,则来自内燃机的驱动力与来自电动马达的驱动力二者之和越大。
11.如权利要求9或10的混合驱动式车辆的运行控制装置,其特征是,所说发电机能够由所说内燃机进行驱动,所说内燃机供给发电机的驱动力相对于该内燃机供给所说驱动轮的驱动力的、在所说电池剩余容量减小时的比例比电池剩余容量增大时的比例要大。
12.一种作为驱动源具有电动马达和内燃机二者的混合驱动式车辆的运行控制装置,其特征是,电池与电动马达之间通过驱动电能供给系统相联结,并且该电池与作为其充电电源的发电机之间通过充电电能供给系统相联结,设置有将电动马达的驱动力传递给驱动轮的马达驱动力传递系统、以及将内燃机的驱动力传递给驱动轮的内燃机驱动力传递系统,所说发电机能够由所说内燃机进行驱动,设置有对所说电池的剩余容量进行检测的电池状态检测传感器,所说内燃机供给发电机的驱动力相对于该内燃机供给驱动轮的驱动力的、在所说电池状态检测传感器所检测到的所说电池剩余容量减小时的比例比电池剩余容量增大时的比例要大。
13.一种作为驱动源具有电动马达和内燃机二者的混合驱动式车辆的运行控制装置,其特征是,设有至少能够将从驱动轮向内燃机侧的扭矩传递阻断的离合机构,在设定机构设定的目标车速大于检测机构检测到的检测车速且其速度差小于既定值的第1走行状态下,在使所说内燃机的运行停止的同时以所说离合机构将所说扭矩传递阻断而对所说驱动轮仅以电动马达进行驱动,而在所说速度差为所说既定值以上的第2走行状态下,对所说驱动轮以所说电动马达和内燃机二者进行驱动,对作为所说电动马达的电源的电池进行充电的发电机能够以所说内燃机进行驱动,设有所说电池的剩余容量检测机构,当电池剩余容量检测值小于既定值时即便是在所说第1走行状态下也使所说内燃机运行。
14.一种作为驱动源具有电动马达和内燃机二者的混合驱动式车辆的运行控制装置,其特征是,设有至少能够将从驱动轮向内燃机侧的扭矩传递阻断的离合机构,在设定机构设定的目标车速大于检测机构检测到的检测车速且其速度差小于既定值的第1走行状态下,在使所说内燃机的运行停止的同时以所说离合机构将所说扭矩传递阻断而对所说驱动轮仅以电动马达进行驱动,而在所说速度差为所说既定值以上的第2走行状态下,对所说驱动轮以所说电动马达和内燃机二者进行驱动,对作为所说电动马达的电源的电池进行充电的发电机能够以所说内燃机进行驱动并在该发电机与所说电池之间设置第1开关,设有所说电池的剩余容量检测机构,在所说第2走行状态下,当电池剩余容量检测值小于既定值时使所说第1开关接通,为所说既定值以上时使所说第1开关断开。
15.一种作为驱动源具有电动马达和内燃机二者的混合驱动式车辆的运行控制装置,其特征是,设有至少能够将从驱动轮向内燃机侧的扭矩传递阻断的离合机构,在设定机构设定的目标车速大于检测机构检测到的检测车速且其速度差小于既定值的第1走行状态下,在使所说内燃机的运行停止的同时以所说离合机构将所说扭矩传递阻断而对所说驱动轮仅以电动马达进行驱动,而在所说速度差为所说既定值以上的第2走行状态下,对所说驱动轮以所说电动马达和内燃机二者进行驱动,对作为所说电动马达的电源的电池进行充电的发电机能够以所说内燃机进行驱动并在该发电机与所说电池之间设置第1开关,设有所说电池的剩余容量检测机构,在所说第1走行状态下,当电池剩余容量检测值小于既定值时使所说内燃机运行,以所说离合机构将所说扭矩传递阻断的同时使第1开关接通,在所说第2走行状态下,当电池剩余容量检测值小于既定值时使所说第1开关接通,为所说既定值以上时使所说第1开关断开。
16.如权利要求13至15之一的权利要求所说的混合驱动式车辆的运行控制装置,其特征是,所说电动马达是具有发电功能的发电马达并且在该发电马达与所说电池之间设有第2开关,在检测车速大于目标车速的第3走行状态下,当电池剩余容量为既定值以上时所说第1、第2开关接通,所说内燃机的节流开度最小,通过所说离合器能够实现所说扭矩传递,当电池剩余容量小于所说既定值时使所说第2开关接通,通过所说离合器将所说扭矩传递阻断。
17.一种混合驱动式电动车辆,以引擎驱动式发电机对向驱动车轮的马达供电的电池进行充电,其特征是,具有在所说引擎停止时通过所说发电机进行反馈制动的控制装置。
18.如权利要求17所说的混合驱动式电动车辆,其特征是,引擎经由离合器与马达驱动系统相连接,并具有通过所说离合器的接合而以发电机进行反馈制动的控制机构。
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