JP4039572B2 - Hybrid electric vehicle - Google Patents
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Description
この発明は、エンジン駆動式の発電機とバッテリとを備えたハイブリッド式電動車両に関するものである。 The present invention relates to a hybrid electric vehicle including an engine-driven generator and a battery.
従来見られる自走式2輪車においては、エンジンで車輪を駆動するものがあるが、特に、その駆動伝達の構造上エンジン搭載の自由度は制限されていた。 Some conventional self-propelled two-wheeled vehicles drive the wheels with an engine. However, the degree of freedom for mounting the engine is particularly limited due to the structure of the drive transmission.
また、電動車両においては、バッテリのスペースが大きくなりがちで走行距離に課題が残るものが多くあった。また、バッテリの充電器も別途必要であり移動範囲が限られる問題もある(例えば、特許文献1)。 Moreover, in the electric vehicle, there are many cases in which the battery space tends to be large and a problem remains in the travel distance. In addition, there is a problem that a battery charger is separately required and the movement range is limited (for example, Patent Document 1).
実在するハイブリッドの乗物としては、エンジン動力と電力モータの動力を併用するものが多く、パラレルハイブリッドと呼ばれている。これらは構造的に複雑であったり、かつ要素のレイアウトの自由度は少なく高価な製品になりがちであった(例えば、特許文献2)。また、2つの動力源を有することで重量が嵩んでしまうという問題もある。 Many existing hybrid vehicles use both engine power and electric motor power, and are called parallel hybrids. These are structurally complex and tend to be expensive products with little freedom of element layout (for example, Patent Document 2). There is also a problem that the weight increases due to having two power sources.
また、電動車両の一つとして、駆動輪を駆動する駆動モータに給電するバッテリに走行中に充電するエンジン駆動式の発電機を搭載したハイブリッド式電動車両があり、この電動車両は発電機の発電電力とバッテリの電力とを駆動モータに給電し、この駆動モータの動力のみで走行する構成を採っているものがある(例えば、特許文献3)。
このように、走行中にバッテリに発電機で充電しながら駆動モータの動力を駆動輪に伝達して走行するハイブリッド式電動車両では、特に、安価で、軽量化、小型化することが特に重要である。 As described above, in a hybrid electric vehicle that travels while driving by transmitting the power of the drive motor to the drive wheels while charging the battery with a generator, it is particularly important to reduce the cost, weight, and size. is there.
この発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、安価で、軽量化、小型化を可能にするハイブリッド式電動車両を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of this point, and an object thereof is to provide a hybrid electric vehicle that is inexpensive, can be reduced in weight, and can be reduced in size.
前記課題を解決し、かつ目的を達成するために、この発明は、以下のように構成した。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention is configured as follows.
請求項1に記載の発明は、車体は、操向輪と駆動輪との間に前後方向に延びる車体フートボードを有し、エンジンによって駆動される発電機の発電電力とバッテリの電力とを制御装置の制御で駆動モータに給電し、走行中に前記バッテリに前記発電機で充電しながら前記駆動モータの動力を前記駆動輪に伝達して走行するハイブリッド式電動車両であって、
前記エンジン、前記発電機、前記バッテリ、前記制御装置、前記駆動モータの順に直列にかつ前記車体フートボードの内部に配置したことを特徴とするハイブリッド式電動車両である。
According to the first aspect of the present invention, the vehicle body has a vehicle body footboard extending in the front-rear direction between the steering wheel and the drive wheel, and controls the power generated by the generator driven by the engine and the power of the battery. A hybrid electric vehicle that feeds power to the drive motor under control of the device and travels while transmitting the power of the drive motor to the drive wheels while charging the battery with the generator during travel,
The hybrid electric vehicle is characterized in that the engine, the generator, the battery, the control device, and the drive motor are arranged in series in the order and inside the vehicle body footboard.
請求項2に記載の発明は、前記車体フートボードは、側面から視て前記操向輪と前記駆動輪の上端を結ぶ線より下方に位置することを特徴とする請求項1に記載のハイブリッド式電動車両である。
The invention according to
請求項3に記載の発明は、前記エンジンと前記発電機との間に、エンジン冷却ファンを配置したことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のハイブリッド式電動車両である。
The invention according to
請求項4に記載の発明は、前記エンジンは、車幅方向の一方に吸気系を配置し、他方に排気系を配置し、
前記排気系の排気ガスを下方へ排出可能にしたことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載のハイブリッド式電動車両である。
According to a fourth aspect of the present invention, the engine has an intake system disposed on one side in the vehicle width direction and an exhaust system disposed on the other side.
The hybrid electric vehicle according to any one of
請求項5に記載の発明は、前記車体フートボードには、
冷却風の冷却風吸込口が、前記吸気系側側方と、前記エンジン上方前側と、前記駆動モータ側下方とに開口して形成され、
冷却した後の冷却風の冷却風排出口が、前記排気系側下方に開口して形成されることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載のハイブリッド式電動車両である。
In the invention according to claim 5, the vehicle body footboard includes:
A cooling air intake port for cooling air is formed to open to the side of the intake system, to the front side above the engine, and to the side below the drive motor,
The hybrid electric vehicle according to any one of
前記構成により、この発明は、以下のような効果を有する。 With the above configuration, the present invention has the following effects.
請求項1に記載の発明では、エンジン、発電機、バッテリ、制御装置、駆動モータの順に直列にかつ車体フートボードの内部に配置したことで、車体をスリムにすることができる。したがって、車体の空気抵抗を大幅に低減できる。 According to the first aspect of the present invention, the vehicle body can be slimmed by arranging the engine, the generator, the battery, the control device, and the drive motor in series in this order and inside the vehicle body footboard. Therefore, the air resistance of the vehicle body can be greatly reduced.
また、エンジン、発電機、バッテリ、制御装置、駆動モータが直線的な配置になり、これらに接続される配管、配線を最短距離にレイアウトできる。また、配線を短くできるとともに電気抵抗を小さくできる。 In addition, the engine, the generator, the battery, the control device, and the drive motor are linearly arranged, and piping and wiring connected to these can be laid out in the shortest distance. In addition, the wiring can be shortened and the electrical resistance can be reduced.
請求項2に記載の発明では、車体フートボードは、側面から視て操向輪と駆動輪の上端を結ぶ線より下方に位置することで、小型化し、空気抵抗を大幅に低減できる。 In the second aspect of the present invention, the vehicle body footboard is positioned below the line connecting the steering wheel and the upper end of the drive wheel when viewed from the side, so that the air resistance can be greatly reduced.
請求項3に記載の発明では、エンジンと発電機との間に、エンジン冷却ファンを配置したことで、エンジン及び発電機を冷却することができる。
In the invention according to
請求項4に記載の発明では、エンジンは、車幅方向の一方に吸気系を配置し、他方に排気系を配置し、排気系の排気ガスを下方へ排出可能にしたことで、シンプルな構造で排気ガスによって吸気系が熱の影響を受けることを防止することができる。 In the invention according to claim 4, the engine has a simple structure by disposing an intake system on one side in the vehicle width direction and an exhaust system on the other side so that exhaust gas from the exhaust system can be discharged downward. Therefore, it is possible to prevent the intake system from being affected by heat due to the exhaust gas.
請求項5に記載の発明では、冷却風を吸気系側側方及びエンジン上方前側から吸い込み、また駆動モータ側下方から吸い込み、エンジン、発電機、バッテリ、制御装置、駆動モータを冷却し、冷却した後の冷却風を排気系側下方に排出する。このように、温度の低い方から冷却することで冷却効率が向上し、シンプルな構造で十分な冷却が行える。 In the invention according to claim 5, the cooling air is sucked in from the side of the intake system and the front upper side of the engine, and is sucked in from the lower side of the driving motor to cool and cool the engine, the generator, the battery, the control device, and the driving motor. The subsequent cooling air is discharged downward on the exhaust system side. In this manner, cooling efficiency is improved by cooling from the lower temperature, and sufficient cooling can be performed with a simple structure.
以下、この発明のハイブリッド式電動車両の実施の形態について説明するが、この発明は、この実施の形態に限定されない。また、この発明の実施の形態は、発明の最も好ましい形態を示すものであり、この発明の用語はこれに限定されない。 Hereinafter, although the embodiment of the hybrid electric vehicle of the present invention will be described, the present invention is not limited to this embodiment. The embodiment of the present invention shows the most preferable mode of the present invention, and the terminology of the present invention is not limited to this.
図1はハイブリッド式電動車両の側面図、図2は図1のII−II線に沿う断面図、図3は図1のIII−III線に沿う断面図、図4は図1のIV−IV線に沿う断面図、図5は図1のV−V線に沿う断面図、図6は車体カバーの側面図、図7はエンジン、エンジン冷却ファン及び発電機を組み付けて搭載した状態を示す車両走行方向左側から視た側面図、図8はエンジン、エンジン冷却ファン及び発電機を組み付けて搭載した状態を示す図7の平面図、図9はエンジン、エンジン冷却ファン及び発電機を組み付けて搭載した状態を示す車両走行方向前側から視た前面図、図10はハイブリッド式電動車両の動力伝達を説明する図である。 1 is a side view of the hybrid electric vehicle, FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II in FIG. 1, FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG. 1, and FIG. 5 is a sectional view taken along line VV in FIG. 1, FIG. 6 is a side view of the vehicle body cover, and FIG. 7 is a vehicle showing a state in which the engine, the engine cooling fan, and the generator are assembled and mounted. FIG. 8 is a plan view of FIG. 7 showing a state where the engine, the engine cooling fan and the generator are assembled and mounted, and FIG. 9 is a state where the engine, the engine cooling fan and the generator are assembled and mounted. FIG. 10 is a diagram for explaining power transmission of the hybrid electric vehicle.
図1乃至図6において、この実施の形態のハイブリッド式電動車両1は、車体2の前端部2aに回動自在に支持させたフロントフォーク3を有する。このフロントフォーク3には、下部に操向輪4である前輪が支持される。フロントフォーク3の上部には、操向ハンドル5が設けられる。
1 to 6, the hybrid
車体2の後端部2bには、左右一対のアーム2cが後方に伸び、この左右一対のアーム2cには駆動輪7である後輪の車軸8が支持されている。また、車体2の後端部2bには、サドル支持部2dが上方へ伸びるように設けられ、このサドル支持部2dにサドル9が取り付けられている。
A pair of left and
車体2の前端部2aと後端部2bとの間に、車体フートボード2eが設けられ、この車体フートボード2eは、図2に示すように、左右一対のアーム2cの幅よりやや広幅になっており、サドル9に着座したライダーの足載せスペースを確保している。
A
この車体2の車体フートボード2eの内部には、図1及び図2に示すように、前側にエンジン10がシリンダ軸を上下方向にして配置され、平面視においてエンジン10の車両走行方向に吸気系11が配置され、車両走行方向左側に排気系12が配置されている。エンジン10は空冷式の4サイクルエンジンである。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
図7乃至図9に示すように、吸気系11は、吸気管11a、キャブレタ11b、エアクリーナ11cから構成される。吸気管11aがエンジン10の気筒10aの右側に接続され、この吸気管11aにキャブレタ11bが配置されている。エアクリーナ11cの後部には吸気取入管11dが接続されている。このキャブレタ11bには、燃料供給管14aを介して燃料タンク14が接続され、キャブレタ11bに備えられる電磁弁11b1によって燃料供給が行なわれる。
As shown in FIGS. 7 to 9, the
排気系12は、排気管12a、マフラ12bから構成される。排気管12aがエンジン10の気筒10aの左側に接続され、この排気管12aにマフラ12bが接続されている。このマフラ12bには、排気ガス放出管12b1が下方に延びるように配置されている。この排気ガス放出管12b1は、図9に示すように、エンジン側に屈曲し、この屈曲部12b2によって開口部12b3がエンジン10より下方に位置し、かつ車両中心方向の路面に向かって排気ガスを放出するようになっている。
The
このように、エンジン10は、車幅方向の一方に吸気系11を配置し、他方に排気系12を配置し、排気系12の排気ガスを下方へ排出可能にしたことで、シンプルな構造で排気ガスによって吸気系11が熱の影響を受けることを防止することができる。
In this way, the
また、エンジン10の後方位置に発電機13が配置され、この発電機13はエンジン10によって発電する。このエンジン10の上方位置には、エンジン10の燃料を貯留する燃料タンク14が配置されている。
Further, a
このエンジン10と発電機13との間に、エンジン冷却ファン80が配置されている。エンジン10のクランク軸10bが車両走行方向に配置され、このクランク軸10bと発電機13のロータ軸13aとの間に、エンジン冷却ファン80の冷却ファン駆動軸80aが接続され、冷却ファン駆動軸80aにフィン80bが設けられている。
An
このように、エンジン10と発電機13との間に、エンジン冷却ファン80を配置しており、エンジン冷却ファン80を配置したことで、小型で、かつ簡単な構造でエンジン10及び発電機13を冷却することができる。
Thus, the
エンジン10は、車体フートボード2eの内部に車両走方向前側に設けられ、エンジン10によって発生する振動がライダーに伝わりにくい構成となっている。
The
また、車体2の車体フートボード2eには、発電機13の後方位置にバッテリ15が配置され、さらにバッテリ15の後方位置にハイブリッド制御コントローラ16とモータコントローラ17で構成される制御装置Aが配置されている。このハイブリッド制御コントローラ16とモータコントローラ17の後方には、駆動モータ18が配置されている。この駆動モータ18のスプロケット18aはチェーン19を介して駆動輪7のホイール20のスプロケット21に連結されている。
In addition, a
駆動モータ18と駆動輪7の車軸部の距離を短くするため、駆動モータ18はエンジン10より車両走行方向後側に設けられる。
In order to shorten the distance between the
このように駆動モータ18の動力はチェーン19を介して駆動輪7側へ伝達されるが、ドライブシャフトを介して駆動輪7側へ伝達するようにしてもよい。チェーン19としては通常自転車等に用いられる金属製のチェーンやゴムベルトを炭素繊維で強化したチェーンが用いられる。
As described above, the power of the
バッテリ15は、図10に示すように、多数のバッテリセル15aと、バッテリ残量計15b、バッテリ温度計15cとからなっている。バッテリセル15aは、従来からよく知られているニッケル水素単電池またはニッケルカドミウム単電池などからなり、それぞれを直列に接続している。バッテリ残量計15bはバッテリ残量情報をハイブリッド制御コントローラ16へ送り、バッテリ温度計15cは、バッテリ温度情報をハイブリッド制御コントローラ16へ送る。
As shown in FIG. 10, the
この実施の形態のハイブリッド式電動車両1は、操向輪4と駆動輪7とを備え、この操向輪4と駆動輪7の間には、エンジン10、発電機13、バッテリ15、ハイブリッド制御コントローラ16、モータコントローラ17及び駆動モータ18が車体フートボード2eの内部に配置されている。このエンジン10によって駆動する発電機13の発電電力とバッテリ15の電力とを駆動モータ18に給電し、この駆動モータ18の動力を駆動輪7に伝達して走行する。この駆動輪7のホイール20には変速機40が配置されている。
The hybrid
この実施の形態の駆動モータ18は、図10に示すように、モータ36と変速機37が配置されている。変速機37は、モータ36の回転を変速して駆動輪7を駆動する。
As shown in FIG. 10, the
ハイブリッド制御コントローラ16は、バッテリ15の充放電と、エンジン10の回転数を制御するためのもので、図10に示すように、エンジン制御手段16a、バッテリ15の残存容量を設定する残存容量設定手段16bなどを備えるとともに、表示装置50がハイブリッド制御コントローラ16に接続されている。
The
表示装置50は、図示していない警告灯を備えており、操向ハンドル5の近傍に設けている。バッテリ15が劣化しているときにハイブリッド制御コントローラ16が警告灯を点灯させる。バッテリ15の劣化は、バッテリ残量計15bのバッテリ残量情報に基づき残存容量設定手段16bが検出する。
The
エンジン制御手段16aは、残存容量設定手段16bが設定した残存容量が予め定めた下限値を下回ったときにエンジン10を始動して発電機13による発電・充電を開始させ、残存容量が予め定めた上限値に達したときにエンジン10を停止して発電機13による発電・充電を中止する構成を採用している。すなわち、バッテリ15の残存容量が下限値を下回ったときには、残存容量が上限値に達するまでエンジン10によって発電機13を駆動し、発電機13が発電する電力でバッテリ15を充電する。
The engine control means 16a starts the
また、エンジン制御手段16aは、車速センサ51が検出した車速が予め定めた値を上回っている高速時には、エンジン10を停止する構成を採用している。また、車速センサ51の検出で、ハイブリッド式電動車両1が走行しないで停止している時には、エンジン10を停止する構成となっている。
The engine control means 16a employs a configuration in which the
ライダーのアクセル操作によって出力されるアクセル信号がモータコントローラ17に入力され、このモータコントローラ17は、アクセル操作力の大きさに略比例するように駆動モータ18の動力を制御する。
An accelerator signal output by the rider's accelerator operation is input to the
この実施の形態のエンジン10の始動は、発電機13でクランク軸10bを駆動することによって実施し、エンジン10の停止は、ハイブリッド制御コントローラ16が点火回路を開くことによって実施する。
The
この実施の形態では、変速機37を駆動モータ18の部分に配置し、変速機40を駆動輪7の車軸部に配置し、駆動モータ18の動力を、チェーン19で駆動輪側に伝達することで、速度レンジを幅広くすることができる。したがって、小型の駆動モータ18でも十分な発進性能を確保しながら、最高速度も効率よく達成することができる。駆動モータ18は駆動輪7のタイヤ外周部7aよりも車両走行方向前側に配置されている。
In this embodiment, the
また、変速機37,40を駆動モータ側と駆動輪の両方に設置することで、その構造を小型で簡単にすることが可能になる。また、駆動輪側の重量増加を最小に抑えながら、変速機37,40を取り入れることも可能になる。
Further, by installing the
また、変速機37,40によってモータ最大または定格出力の小さなものを利用しても十分な速度での走行性能を維持できることから、小型エンジン発動機を搭載した省エネルギーで排気ガスの少ないクリーンな小型・軽量の新型ハイブリッド式電動車両1を構成することが可能になる。
In addition, because the transmission performance can be maintained at a sufficient speed even when the
また、変速機37,40は、自動変速機であり、更に操縦者の操作を簡便にできることで、操縦性能・走行性能を高めることが可能になる。なお、変速機37または変速機40の一方のみを自動変速機としてもよい。また、この実施の形態では、駆動モータ18の動力を、チェーン19に代えてドライブシャフトで駆動輪側に伝達するようにしてもよい。
Further, the
この実施の形態のハイブリッド式電動車両1では、エンジン10、発電機13、バッテリ15、制御装置A、駆動モータ18の順に、走行方向に前側から直列にかつ車体フートボード2eの内部に配置し、これにより車体をスリムにすることができる。したがって、車体の空気抵抗を大幅に低減できる。また、エンジン10、発電機13、バッテリ15、制御装置A、駆動モータ18が直線的な配置になり、これらに接続される配管、配線を最短距離にレイアウトできる。また、配線を短くできるとともに電気抵抗を小さくできる。
In the hybrid
また、車体フートボード2eは、図1に示すように、側面から視て操向輪4と駆動輪7の上端を結ぶ線L1より下方に位置し、車体フートボード2eが側面から視て操向輪4と駆動輪7の上端を結ぶ線L1より下方に位置することで、車体の空気抵抗を大幅に低減できる。
Further, as shown in FIG. 1, the vehicle
また、車体フートボード2eには、図1乃至図3に示すように、冷却風の冷却風吸込口90が吸気系側側方に開口して形成され、冷却風吸込口91がエンジン上方前側に開口して形成され、冷却風吸込口92が駆動モータ側下方に開口して形成されている。また、冷却した後の冷却風の冷却風排出口95が排気系側下方に開口して形成されている。
Further, as shown in FIGS. 1 to 3, the vehicle
このハイブリッド式電動車両1が走行する時に、エンジン冷却ファン80の駆動によって車体フートボード2eの内部が負圧となる。このため、図3に示すように、冷却風が冷却風吸込口90によって吸気系側側方から吸い込まれ、また、冷却風が冷却風吸込口91によってエンジン上方前側から吸い込まれる。また、図3に示すように、冷却風が冷却風吸込口92によって駆動モータ側下方から吸い込まれる。
When the hybrid
この冷却風吸込口90によって吸い込まれた冷却風は、吸気系側側方からエンジン10を冷却する。また、冷却風吸込口91によって吸い込まれた冷却風は、エンジン上方前側からエンジン10を冷却する。また、冷却風吸込口92によって吸い込まれた冷却風は、駆動モータ18、制御装置A、バッテリ15、発電機13と、エンジン10と冷却する。これらの冷却風は、さらに排気系12を構成する排気管12a、マフラ12bの順に温度の低い方から冷却することで冷却効率を向上することができ、シンプルな構造で十分な冷却が行えることで小型、軽量、安価なハイブリッド車両を構成できる。
The cooling air sucked by the cooling
この発明は、走行中にバッテリを前記発電機で充電しながら駆動モータの動力を駆動輪に伝達して走行するハイブリッド式電動車両に適用できる。 The present invention can be applied to a hybrid electric vehicle that travels by transmitting the power of a drive motor to drive wheels while charging a battery with the generator during travel.
1 ハイブリッド式電動車両
2 車体
2e 車体フートボード
4 操向輪
7 駆動輪
10 エンジン
13 発電機
15 バッテリ
16 ハイブリッド制御コントローラ
17 モータコントローラ
18 駆動モータ
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記エンジン、前記発電機、前記バッテリ、前記制御装置、前記駆動モータの順に直列にかつ前記車体フートボードの内部に配置したことを特徴とするハイブリッド式電動車両。 The vehicle body has a vehicle body footboard that extends in the front-rear direction between the steering wheel and the drive wheel, and supplies the generated power of the generator driven by the engine and the power of the battery to the drive motor under the control of the control device. A hybrid electric vehicle that travels by transmitting the power of the drive motor to the drive wheels while charging the battery with the generator during travel,
A hybrid electric vehicle characterized in that the engine, the generator, the battery, the control device, and the drive motor are arranged in series in the order and inside the vehicle body footboard.
前記排気系の排気ガスを下方へ排出可能にしたことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載のハイブリッド式電動車両。 The engine has an intake system disposed on one side in the vehicle width direction and an exhaust system disposed on the other side.
The hybrid electric vehicle according to any one of claims 1 to 3, wherein the exhaust gas of the exhaust system can be discharged downward.
冷却風の冷却風吸込口が、前記吸気系側側方と、前記エンジン上方前側と、前記駆動モータ側下方とに開口して形成され、
冷却した後の冷却風の冷却風排出口が、前記排気系側下方に開口して形成されることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載のハイブリッド式電動車両。 In the body footboard,
A cooling air intake port for cooling air is formed to open to the side of the intake system, to the front side above the engine, and to the side below the drive motor,
The hybrid electric vehicle according to any one of claims 1 to 4, wherein a cooling air discharge port for cooling air after cooling is formed to open downward on the exhaust system side.
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