CN213892792U - 一种摩托车混动控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种摩托车混动控制系统，包括发动机、驱动轮和加速器操作件，在发动机的曲轴上连接有辅助动力用的电动发电机，电动发电机由电池供电并具备发电功能，电动发电机所产生的电量用于向所述电池充电；所述的电动发电机连接有电动发电机控制模块并通过电动发电机控制模块控制电动发电机的运行，电动发电机控制模块包括加速数据获取单元、电动发电机控制单元、充电量检测单元、充电单元、发动机旋转速度检测单元和发动机旋转速度推测单元；电动发电机控制单元包括供电限值单元、供电时间设定单元和预备动力旋转单元。本实用新型可高效地利用发动机的动力，使能量高效利用，降低发动机的油耗。

Description

一种摩托车混动控制系统

技术领域

本实用新型属于摩托车领域，主要涉及以电动机和内燃机二者对驱动轮进行驱动的混合驱动式摩托车，具体是一种摩托车混动控制系统。

背景技术

在靠电池的电能进行旋转的驱动电动发电机的驱动力的作用下，经由变速箱对后部驱动轮进行驱动，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。

现有主流的混合驱动方式，是仅以电动机作为动力源的串联型混动方式，这种方式的车辆其对电池进行充电的发电机以及对该发电机进行驱动的发动机分别安装在车体上。

串联型混动要求电机功率大、电池容量大，同时对电池充电的引擎也是单独设置的，引擎占用空间也大，成本也大，不利于摩托车混动的小型化。

另外一种是利用发动机的动力和电动机的辅助动力而行驶的混合动力车辆，这种车辆的电动机与发动机的曲轴相连，并通过控制装置来控制动作，电动机的辅助力和发动机的动力通过曲轴合并成合力从而供给至驱动轮。

对于摩托车来说，如果在发动机和后部驱动轮之间的动力传动系上设置自动离心离合器，而没有配备人工操作的离合器时，要实现混合动力很困难。

电动机与发动机不同，即使旋转速度相对较低也可以产生较大的转矩。因此，在起步时施加电动发电机的辅助动力情况下，如果离合器不能完全接合，由于传来较大的转矩，离合器内的摩擦部件就会打滑而不能起步。

发明内容

为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种摩托车混动控制系统，其具有自动离心离合器，但仍有良好的起步、加速性能，同时可加大整车的能量回收，从而降低整车的油耗。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种摩托车混动控制系统，包括发动机、驱动轮和加速器操作件，所述的发动机连接有发动机控制系统并通过发动机控制系统控制发动机的运行，发动机控制系统连接有主开关和起动开关，在发动机和驱动轮之间设有动力传动系统，动力传动系统通过自动离心离合器驱动所述驱动轮，在发动机的曲轴上连接有辅助动力用的电动发电机，电动发电机由电池供电并具备发电功能，电动发电机所产生的电量用于向所述电池充电，所述的加速器操作件包括加速器手柄，加速器操作件通过发动机控制系统控制发动机的运转速率；

所述的电动发电机连接有电动发电机控制模块并通过电动发电机控制模块控制电动发电机的运行，电动发电机控制模块包括加速数据获取单元、电动发电机控制单元、充电量检测单元、充电单元、发动机旋转速度检测单元和发动机旋转速度推测单元；

加速数据获取单元用于获取加速器操作件的操作量和加速器的操作变化量，并将获得的数据提供给电动发电机控制单元，加速数据获取单元通过设置在加速器操作件上的检测装置获取数据；

充电量检测单元用于检测电动发电机发电时，电动发电机向电池充入的电量；

发动机旋转速度推测单元用于推测加速数据获取单元所获取的数据对应曲轴的最大旋转速度；

发动机旋转速度推测单元用于推测加速数据获取单元所获取的数据对应曲轴的最大旋转速度；

电动发电机控制单元根据获取的加速器操作件数据做出判断，使电池向电动发电机提供与加速器数据相对应的电力，电动发电机控制单元包括供电限值单元、供电时间设定单元和预备动力旋转单元；供电时间设定单元用于预先设定电池向电动发电机供电的时间；供电限值单元采用可根据充电量检测单元检测出的充电量而改变供电时间的结构，用于在供电时间设定单元预先设定的时间内使电池向电动发电机供应电力，在经过了供电时间设定单元预先设定的供电时间后，切断电池向电动发电机的电力供应；预备动力旋转单元用于在发动机起动后电动发电机没有施加动力给曲轴的状态下，使电动发电机与发动机一起旋转；

在经过了供电限值单元预设的供电时间后，所述的充电单元用于使电动发电机发电并将电动发电机产生的电量充入所述向电动发电机供电的电池。

所述的电动发电机控制模块还包括充电量判断单元和预备充电单元，充电量判断单元用于判定电池的充电量是否低于电池预先规定的最低充电量；当所述充电量判定单元的判定结果为电池的充电量低于电池预先规定的最低充电量时，在发动机起动后电动发电机没有施加动力给曲轴的状态下，预备充电单元使电动发电机发电，并将电动发电机产生的电量充入所述向电动发电机供电的电池。

所述的加速数据获取单元所获取的数据提供给发动机旋转速度推测单元，发动机旋转速度推测单元的计算数据以及发动机旋转速度检测单元所获取的数据均提供给电动发电机控制单元，电动发电机控制单元根据所得到的数据进行判断，当发动机旋转速度达到预备动力旋转单元的设定转速后，电动发电机以发电机模式运行；当发动机旋转速度推测单元的推测数据没有达到设定值，且发动机转速尚未达到预备动力旋转单元的设定转速时，电动发电机以电动机模式运行，以减少自身的负荷，相对增加发动机的动力，提高加速度。

所述的预备动力旋转单元的设定转速高于发动机空转旋转速度。

所述的电动发电机其运行电动机功能的最低起始转速为2000r/min，其最高终止转速是6000r/min。

本实用新型的有益效果：

根据本实用新型，由于使加速器操作件从空转状态向增速侧操作，节气门操作开始后，达到起始条件，使电动发电机作为电动机工作，因此电动发电机的辅助动力施加给离合器；当电动发电机作为电动机，其辅助动力施加到自动离心离合器，因此可将发动机的动力和电动发电机的辅助动力通过自动离心离合器高效地传给驱动轮，从而，可以提供起步、加速性能均优良的混合动力摩托车。

根据本实用新型，电动发电机依据加速器操作量的数据进行切换功能，可高效地利用发动机的动力，可达到能量高效利用，降低发动机的油耗。

附图说明

图1为具有本实用新型所提供混动控制系统的摩托车的侧视图；

图2为具有本实用新型所提供混动控制系统的摩托车的俯视图；

图3为动力传动系统的剖视图；

图4为本实用新型的结构框图；

图5为电动发电机控制模块的结构框图；

图6为APS和电动发电机的驱动电流关系曲线；

图7为电池的充电量和电动发电机的驱动电流的关系曲线；

图8为电池的开路电压与电池的充电量的关系曲线；

图9为电池在整车运行中的电压和电流判断电池电量的关系曲线；

图10为整车在正常运行状态下设定与电池充电量相对的充电电流和放电电流关系曲线；

图11为具有本实用新型所提供混动控制系统的摩托车的运行流程图。

其中：1、混动摩托车；2、前轮；3、驱动轮；4、前减震；5、后减震；6、发动机；7、手把；8、座椅；9、加速器操作件；10、检测装置；11、消声器；12、动力传动系统；13、离心离合器；14、减速机构；15、后部驱动轮轴；16、曲轴；17、电动发电机；18、电动发电机转子；19、电动发电机定子；19a、线圈；19b、编码器；20、触发传感器；21、火花塞；23、喷油器；24、节气门；25、电池；26、电动发电机控制模块，27、发动机控制系统；28、主开关；29、起动开关；30、加速数据获取单元；31、电动发电机控制单元；32、供电限值单元；33、供电时间设定单元；34、预备动力旋转单元；35、充电量检测单元；36、充电单元；37、充电量判断单元；38、预备充电单元；39、发动机旋转速度检测单元；40、发动机旋转速度推测单元。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本实用新型加以进一步说明。

具有本实用新型所提供混动控制系统的摩托车如说明书附图1、2、3所示，其通过转向手把7转动前轮2，调整摩托车1的左右方向，在该转向手把的右部，有加速器手柄9；在本实用新型的一个具体实施例中，所述的加速器操作件由加速器手柄9构成；加速器手柄9可自如地转动，在加速器手柄9上设置有用于检测其操作量的加速器操作检测装置10（简称APS）；发动机6带动后部驱动轮3旋转而驱动摩托车，发动机6的曲轴上还连接电动发电机17和V型带无级变速器12（简称CVT）；在CVT后部设置有自动离心离合器13、后部驱动轮输出轴15和自动离心离合器13之间的齿轮减速机构14；以及控制发动机的发动机控制系统27。

在所述的控制装置上连接有主开关28、起动开关29、电池25等。起动开关29可使发动机起动，在本实用新型中，使用电动发电机17来使发动机6起动；在起动时，电动发电机17实质上是作为起动电机而使用的；这与现有的普通摩托车不同，普通的摩托车，起动发动机采用专用的起动电动发电机。

发动机6是四冲程发动机，该发动机6带具有节气门24的进气装置和具有消声器13的排气装置；所述节气门24通过拉筋线与所述加速器手柄9相连接，通过操作加速器手柄9来使其开闭，如图4所示，该节气门设有开度传感器，开度传感器与发动机控制系统27相连，将节气门24的开度作为检测数据发给发动机控制系统27，同时开度传感器的相关数据也给发送至电动发电机控制模块26的发动机旋转速度推测模块40，经过数据处理，判断是否为急加速信号，可作为电动发电机17产生辅助动力的主信号。

在本实用新型的一个具体实施例中，发动机6采用喷油器23向进气通路内喷射燃料的结构；该喷油器23的喷射量通过发动机控制系统27进行设定，使其与节气门24的开度与发动机6的旋转速度相对应；发动机6的旋转速度是通过曲轴箱上设置的触发传感器20产生脉冲而计算得来；发动机的火花塞21的点火时间基于曲轴的旋转角度由发动机控制系统27来设定；曲轴的旋转角度通过触发传感器20检测，触发传感器20与电动发电机的转子18的齿相对设置，检测出信号给发动机控制系统27。

发动机6的曲轴16输出扭矩通过CVT传递给后部驱动轮轴15，从而驱动整车运行。

曲轴16的右侧端部，安装有所述的电动发电机17的转子18；电动发电机17是用于向曲轴16施加辅助动力的，并具有通过发动机6使其旋转来发电的功能；电动发电机17具有所述的转子18和安装在箱体上的定子19组成，定子内置线圈19a，与电动发电机控制模块26相连；在该电动发电机17的定子19上，内置有用于检测转子的旋转速度编码器19b。

电动发电机控制模块26控制电池25向电动发电机17供应电力的时间和电流大小；其还对电动发电机17的运行模式进行切换，以使电动发电机17作为发电机发挥作用。如图5所示，电动发电机17控制模块26包括：加速数据获取单元30、电动发电机控制单元31、充电量检测单元35、充电单元36、充电量判断单元37、预备充电单元38、发动机旋转速度检测单元39、发动机旋转速度推测单元40。

加速数据获取单元30通过获取所述APS检测出的加速器操作量或加速操作速度来作为加速器数据。

电动发电机控制单元31具有供电限制单元32、供电时间设定单元33和预备旋转单元34；加速器操作量为0的情况下，可判定处于空转状态。电动发电机控制单元31将与加速器操作量对应的电流提供给电动发电机17时，需从图6所示的驱动电流关系曲线中读出与加速器操作量对应大小的驱动电流，并控制电压，以使该驱动电流流向电动发电机17。该电动发电机控制单元31向电动发电机17供电仅限于电池25的充电量高于电池25的最低充电量。

所述的供电限制单元32将电动发电机控制单元31向电动发电机17供电时的时间长度限制在预先规定的供电时间内；该供电时间由供电时间设定单元33设定。

所述的供电时间设定单元33改变电动发电机控制单元31向电动发电机17的供电时间，使供电时间与充电量检测单元35所检测的电池25的充电量相对应；供电时间设定单元33在改变供电时间时，采用如图7的曲线执行，图7是表示电池25的充电量（电池的SOC）与驱动时间的关系图。如图7所示，供电时间随电池25的充电量减小而变短。供电时间设定单元33根据当前的电池25的充电量确定相应的供电时间，并将该供电时间发送给供电限制单元32。

预备旋转单元34是用于防止产生辅助动力的电动发电机17成为发动机6的负担的单元，其采用如下方案：在发动机6的旋转速度达到预先规定的预备旋转速度时才可通电（即满足混动条件时才通电）；在发动机的旋转速度高于电动发电机17的最高工作转速时，即使满足混动条件也不通电。

在本实用新型的一个具体实施例中，具有本实用新型所提供混动控制系统的摩托车1中，在发动机起动后，发动机的旋转转速可通过触发传感器20来获得，也可根据电动发电机的编码器19b来获得。

充电检测单元35使用如图8所示的电池25端电压与SOC的关系图，再根据通过累计电池25充电时的充电量和放电时的放电量来求出当前的充电量。该充电时的电流和电池25放电时的电流通过设置在连接电池25和电动发电机控制模块26的电路上的电流检测器来计量。

为了在发动机运转时检测出电池25的充电量，除了上述累计充电电流和放电电流以外，如图9所示，还可利用图形检测，图9所示的图形将电池25的SOC分成了电池电流和电池电压。该图形给出了0%~100%各SOC中电池25的端电压和电池25的电流关系。

在经过供电时间后，充电单元36将电动发电机17作为发电机使其发电，并将发出的电力给电池25充电。另外充电单元36根据所述充电量检测单元35检测出的充电量来改变发电的电量。

所述的充电量判断单元37在没有通过电动发电机17的驱动而产生辅助动力状态下，将所述充量量检测单元35检测出电池25的SOC和预先规定的最低充电量进行比较。SOC低于最低充电量时，发出充电信号，预备充电单元38使电动发电机17运行发电机功能，具体可参照图10图形，电池25的电量处于最低充电量C1（80%）与界限值C2(70%)时，电量越少，充电电流越大。且预备充电单元38在低于界限值C2时，使充电电流作为恒定的最大电流进行充电。若发动机处于低转速状态下而将电动发电机17作为发电机时，该混合动力的摩托车1的发动机控制系统27增大喷油器23的燃油喷油量，以使发动机的旋转稳定。

在加速器手柄9处于空转位置（即位于初始位置，其操作量为零）时，控制燃油喷射量，使发动机的旋转速度达到通常运转时的空转旋转速度。在从该空转状态增大加速器的操作量时，该发动机控制系统27增大燃油喷射量使其加速器操作量的增量部分相对应。加速器的操作量获取单元30采集数据（操作量或操作变化量）与预先规定的数据进行比较，满足电动发电机输出辅助动力的条件时（电池充电满足的前提下，加速器操作量大于某一值或操作变化量大于某一值），电动发电机助力；没有满足输出辅助动力条件，电动发电机不发电，降低发动机的负荷，能快速起步、加速。

具有本实用新型所提供混动控制系统的摩托车的运行流程如图11所示。由于在起步、加速后，经过了预先规定的供电时间时切断向电动发电机17的电力供应，同时随电池25的充电量减少而缩短供电时间，电池25的充电量不会过度减少。在本实用新型提供的混合动力摩托车1中，在经过了供电时间后，使电动发电机17发电，可确保电池25下次为电动发电机17产生辅助动力时的电力。

本实用新型未详述部分为现有技术。

Claims (5)

1.一种摩托车混动控制系统，包括发动机（6）、驱动轮（3）和加速器操作件（9），所述的发动机（6）连接有发动机控制系统（27）并通过发动机控制系统（27）控制发动机（6）的运行，发动机控制系统（27）连接有主开关（28）和起动开关（29），在发动机（6）和驱动轮（3）之间设有动力传动系统（12），动力传动系统（12）通过自动离心离合器（13）驱动所述驱动轮（3），在发动机（6）的曲轴（16）上连接有辅助动力用的电动发电机（17），电动发电机（17）由电池（25）供电并具备发电功能，电动发电机（17）所产生的电量用于向所述电池（25）充电，所述的加速器操作件（9）包括加速器手柄，加速器操作件（9）通过发动机控制系统（27）控制发动机（6）的运转速率；其特征是：

所述的电动发电机（17）连接有电动发电机控制模块（26）并通过电动发电机控制模块（26）控制电动发电机（17）的运行，电动发电机控制模块（26）包括加速数据获取单元（30）、电动发电机控制单元（31）、充电量检测单元（35）、充电单元（36）、发动机旋转速度检测单元（39）和发动机旋转速度推测单元（40）；

加速数据获取单元（30）用于获取加速器操作件（9）的操作量和加速器操作件（9）的操作变化量，并将获得的数据提供给电动发电机控制单元（31），加速数据获取单元（30）通过设置在加速器操作件（9）上的检测装置（10）获取数据；

充电量检测单元（35）用于检测电动发电机（17）发电时，电动发电机（17）向电池（25）充入的电量；

发动机旋转速度推测单元（40）用于推测加速数据获取单元（30）所获取的数据对应曲轴（16）的最大旋转速度；

电动发电机控制单元（31）包括供电限值单元（32）、供电时间设定单元（33）和预备动力旋转单元（34）；供电时间设定单元（33）用于预先设定电池（25）向电动发电机（17）供电的时间；供电限值单元（32）采用可根据充电量检测单元（35）检测出的充电量而改变供电时间的结构，用于在供电时间设定单元（33）预先设定的时间内使电池（25）向电动发电机（17）供应电力，在经过了供电时间设定单元（33）预先设定的供电时间后，切断电池（25）向电动发电机（17）的电力供应；预备动力旋转单元（34）用于在发动机（6）起动后电动发电机（17）没有施加动力给曲轴（16）的状态下，使电动发电机（17）与发动机（6）一起旋转；

在经过了供电限值单元（32）预设的供电时间后，所述的充电单元（36）用于使电动发电机（17）发电并将电动发电机（17）产生的电量充入所述向电动发电机（17）供电的电池（25）。

2.根据权利要求1所述的一种摩托车混动控制系统，其特征是：所述的电动发电机（17）控制模块还包括充电量判断单元（37）和预备充电单元（38），充电量判断单元（37）用于判定电池（25）的充电量是否低于电池（25）预先规定的最低充电量。

3.根据权利要求1所述的一种摩托车混动控制系统，其特征是：所述的加速数据获取单元（30）所获取的数据提供给发动机旋转速度推测单元（40），发动机旋转速度推测单元（40）的计算数据以及发动机旋转速度检测单元（39）所获取的数据均提供给电动发电机控制单元（31）。

4.根据权利要求1所述的一种摩托车混动控制系统，其特征是：所述预备动力旋转单元（34）的设定转速高于发动机（6）空转旋转速度。

5.根据权利要求2所述的一种摩托车混动控制系统，其特征是：所述的电动发电机（17）其运行电动机功能的最低起始转速为2000r/min，其最高终止转速是6000r/min。

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