WO2021117215A1 - ストラドルドビークル - Google Patents
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- Y02T10/62—Hybrid vehicles
Definitions
- the present invention relates to a saddle-mounted vehicle.
- Patent Document 1 discloses a saddle-mounted vehicle.
- the saddle-mounted vehicle of Patent Document 1 is a hybrid vehicle.
- the saddle-mounted vehicle of Patent Document 1 includes an engine, an ACG starter (alternating current generator starter), a first battery, and a second battery.
- the engine is started by driving the ACG starter.
- the first battery is a 48V battery that supplies power to the ACG starter.
- the second battery is a low-voltage 12V battery that supplies electric power to a plurality of auxiliary machines.
- the ACG starter functions as a generator.
- the first battery is charged.
- the electric charge caused by the voltage of the first battery is accumulated in the capacitor. This charge is charged to the second battery via the converter.
- the first battery of the saddle-mounted vehicle of Patent Document 1 starts the engine by supplying electric power to the ACG starter. When the remaining capacity of the first battery is less than the set value, the ACG starter is driven by the electric power supplied from the second battery.
- the saddle-mounted vehicle is configured so that the posture of the vehicle is controlled by the weight shift of the driver during traveling. Therefore, from the viewpoint of operability and running performance, the saddle-mounted vehicle is required to have a compact body. Saddle-mounted vehicles are required to have a compact body while suppressing a decrease in the capacity of the electric auxiliary machine of the engine.
- An object of the present invention is to provide a saddle-mounted vehicle capable of making the vehicle body compact while suppressing a decrease in the capacity of the electric auxiliary machine of the engine.
- the first battery is charged by the power generation of the ACG starter. Further, the voltage of the first battery is converted via the converter. The second battery is charged with the converted voltage. The auxiliary machine can be operated by the second battery. Further, when the remaining capacity of the first battery is less than the set value, the electric power supplied from the second battery can be used.
- the ACG starter is driven by the electric power of the 48V system first battery, but it is required to use a 12V system battery as an auxiliary machine. Therefore, the saddle-mounted vehicle of Patent Document 1 is required to be equipped with both a 48V system battery and a 12V system battery. Further, the saddle-mounted vehicle of Patent Document 1 is required to be equipped with a converter that converts a voltage between two batteries.
- the present inventor paid attention to the level of voltage at which the electric auxiliary machine of the saddle-type vehicle can be driven.
- Most of the electric auxiliary machines used in saddle-type vehicles are known to operate at a basic operating voltage of 12V.
- it has been found that most of the maximum operating voltages of electric auxiliary machines of saddle-type vehicles operating at 12 V have a voltage margin of more than 60% with respect to the operating voltage. .. That is, most of the electric auxiliary machines operating at a basic operating voltage of 12V can operate at 15V or more and less than 19V even if they cannot operate at 24V.
- the inverter electrically connected to the permanent magnet generator and the power storage device applies an 18V system voltage of 15V or more and less than 19V to the power storage device to charge the power storage device.
- 18V system voltage is applied to the electric auxiliary machine to operate the electric auxiliary machine.
- the voltage for charging the power storage device is an 18V system voltage of 15V or more and less than 19V. That is, the 18V system voltage for charging the power storage device is larger than 12V.
- a power storage device corresponding to the 18V system voltage can be adopted. Since the power storage device corresponds to the 18V system voltage, the power storage device can be charged to a higher rotation speed than in the case of 12V. That is, the amount of power that is wasted without charging at a high rotation speed can be suppressed.
- the permanent magnet generator when the engine is started, the permanent magnet generator can be driven by the 18V system voltage, which is larger than 12V. Therefore, the permanent magnet type generator can output a larger torque than the case of 12V. Therefore, the deterioration of the performance of the permanent magnet type generator can be suppressed. Further, since the electric auxiliary machine operates at the 18V system voltage, the decrease in the capacity of the electric auxiliary machine can be suppressed.
- the power storage device corresponding to the 12V system voltage can be omitted. Therefore, the body of the saddle-mounted vehicle can be made compact. Therefore, the vehicle body can be made compact while suppressing a decrease in the capacity of the electric auxiliary machine of the engine.
- the saddle-type vehicle according to each viewpoint of the present invention completed based on the above findings has the following configurations.
- the saddle-mounted vehicle is With wheels
- An engine that has a crankshaft and outputs torque for driving the wheels generated by the combustion operation of gas from the crankshaft.
- An electric auxiliary machine that operates by receiving power supply,
- a permanent magnet generator provided at one end of the crankshaft, having a permanent magnet, starting the engine by rotating the crankshaft, and generating electricity by being driven by the engine.
- a power storage device that stores electric power and The permanent magnet generator is electrically connected to the power storage device, and an inverter having a plurality of switching units for controlling the current output from the permanent magnet generator is provided.
- the inverter When the permanent magnet generator generates electricity, the inverter applies the 18V system voltage to the electric auxiliary machine while charging the power storage device by applying an 18V system voltage of 15V or more and less than 19V to the power storage device. Then, the electric auxiliary machine is operated.
- the inverter electrically connected to the permanent magnet type generator and the power storage device applies an 18V system voltage of 15V or more and less than 19V to the power storage device. Then, while charging the power storage device, an 18V system voltage is applied to the electric auxiliary machine to operate the electric auxiliary machine.
- the voltage for charging the power storage device is an 18V system voltage of 15V or more and less than 19V. That is, the 18V system voltage for charging the power storage device is larger than 12V.
- a power storage device corresponding to the 18V system voltage can be adopted. Since the power storage device corresponds to the 18V system voltage, the power storage device can be charged to a higher rotation speed than in the case of 12V.
- the operating voltage of the electric auxiliary machine can be set to the 18V system voltage, so that the capacity decrease of the electric auxiliary machine can be suppressed as compared with the case of 12V.
- the permanent magnet generator can be driven by an 18V system voltage greater than 12V. Therefore, the permanent magnet type generator can output a larger torque than the case of 12V. Therefore, the deterioration of the performance of the permanent magnet type generator can be suppressed. Since the electric auxiliary machine operates at the 18V system voltage while the power storage device is charged at the 18V system voltage, the power storage device corresponding to the 12V system voltage can be omitted. Therefore, the body of the saddle-mounted vehicle can be made compact. Therefore, the vehicle body can be made compact while suppressing a decrease in the capacity of the electric auxiliary machine.
- the saddle-mounted vehicle of (1) The electric auxiliary machine is an engine auxiliary machine that operates so as to cause the engine to perform combustion.
- the engine auxiliary equipment operates at the 18V system voltage.
- Engine accessories exhibit their capabilities according to the voltage supplied. Therefore, according to the saddle-mounted vehicle in the above configuration, the ability of the combustion operation of the engine is improved as compared with the case where the vehicle operates at, for example, 12V.
- the saddle-mounted vehicle of (2) The engine accessory includes an injection device that injects fuel toward or inside the engine and an ignition device that ignites the fuel inside the engine.
- the injection device and the ignition device operate at an 18V system voltage.
- an ignition device is more likely to generate a stronger ignition spark as the supplied voltage is higher.
- the higher the voltage supplied to the injection device the greater the magnetic force acting on the built-in solenoid. Therefore, the injection is easy to control. Therefore, according to the saddle-mounted vehicle in the above configuration, the fuel injection and ignition capabilities are improved as compared with the case where the vehicle operates at, for example, 12V.
- the permanent magnet type generator includes a rotor having a plurality of magnetic poles composed of the permanent magnets and a rotor.
- a stator core having a plurality of slots formed at intervals in the circumferential direction of the permanent magnet generator and a stator having windings provided so as to pass through the slots are provided.
- the number of magnetic poles is larger than the number of the plurality of teeth.
- the angular velocity with respect to the rotational speed of the rotor is larger than that in the case where the number of magnetic poles is smaller than the number of the plurality of teeth.
- the angular velocity is the angular velocity with respect to the electric angle based on the repetition period of the magnetic poles.
- the inductance of the winding is large.
- the angular velocity further increases as the rotation speed of the rotor increases.
- the inductance of the winding interferes with the current flowing through the winding. Therefore, the induced electromotive voltage increases as the rotation speed of the rotor increases, but the large winding inductance suppresses an excessive increase in the current output from the generator.
- the power storage device can be charged to a higher rotation speed of the crankshaft than in the case where the number of magnetic poles is smaller than the number of the plurality of teeth. Therefore, wasteful consumption of electric power can be suppressed.
- the saddle-mounted vehicle of (1) The engine is further equipped with a crankcase configured to lubricate the interior with oil.
- the permanent magnet type generator is provided at a position where it comes into contact with the oil.
- the power storage device can be charged without wasting electric power in the range up to the rotation speed of the crankshaft, as compared with the case of using the 12V system voltage, for example. Therefore, in such a permanent magnet generator, the temperature of the stator winding does not become higher than or is unlikely to be higher than the temperature of the lubricating oil, so that even if the permanent magnet generator is arranged so as to come into contact with the lubricating oil, Evaporation of lubricating oil can be suppressed.
- the permanent magnet type generator is arranged in an environment where it comes into contact with the lubricating oil, it is usually required to increase the size of the lubricating oil cooling mechanism.
- the saddle-mounted vehicle of (1) supplies electric power from the power storage device to the permanent magnet generator while the saddle-mounted vehicle is traveling, and causes the permanent magnet generator to assist the rotation of the crank shaft.
- the permanent magnet generator can be driven by an 18V system voltage larger than 12V while the saddle-mounted vehicle is running. Therefore, the crankshaft can be driven to a higher rotation speed than, for example, when it is driven at 12 V. Therefore, it is possible to assist the acceleration by the engine up to a higher rotation speed as compared with the case of driving at 12V, for example. Further, the vehicle body can be made more compact as compared with the case where a power storage device different from, for example, a 12V power storage device is provided. (7)
- the power storage device is always electrically connected in series and has a plurality of power storage units, each of which stores electric power.
- the configuration of the power storage device for receiving the supply of the 18V system voltage can be easily adjusted by the number of power storage units connected in series.
- the power storage device can be configured with the number of power storage units that can be made compact while supporting the 18V system voltage.
- the permanent magnet type generator has a permanent magnet.
- the configuration in which the rotor is provided with a coil instead of a permanent magnet is different from the permanent magnet type generator in this configuration. Permanent magnet generators are not included in electric auxiliary machines.
- the electric auxiliary machine is an electric device related to the operation of a saddle-mounted vehicle.
- the electric auxiliary machine is, for example, an injection device and an ignition device.
- the electric auxiliary machine is not limited to this, and may be, for example, a fuel pump or a cooling fan.
- An engine auxiliary machine is a device that directly contributes to the combustion operation of an engine.
- Auxiliary engine equipment is, for example, an injection device and an ignition device.
- the engine is, for example, a single-cylinder engine, a 2-cylinder engine, an unequal interval combustion type 3-cylinder engine, or an unequal interval combustion type 4-cylinder engine.
- the engine is, for example, an engine having less than three cylinders.
- the two-cylinder engine may be a non-equidistant combustion engine having two cylinders.
- a V-type engine can be mentioned.
- the engine is not particularly limited, and an evenly spaced combustion type multi-cylinder engine may be used.
- a saddle-mounted vehicle is a vehicle in which the driver sits across the saddle.
- a saddle-type vehicle is a vehicle equipped with a saddle-type seat.
- a saddle-mounted vehicle is a vehicle in which the driver rides in a riding style.
- a saddle-mounted vehicle is an example of a vehicle.
- the saddle-mounted vehicle is, for example, a vehicle that turns in a lean posture, and is configured to lean toward the center of the curve when turning.
- the saddle-mounted vehicle is, for example, a motorcycle.
- the motorcycle is not particularly limited, and examples thereof include a scooter type, a moped type, an off-road type, and an on-road type motorcycle.
- the saddle-mounted vehicle is not limited to a motorcycle, and may be, for example, a tricycle.
- the saddle-mounted vehicle may be, for example, an ATV (All-Terrain Vehicle) or the like.
- the ignition device is, for example, a combination of an injection coil and a spark plug.
- the power storage device has, for example, a battery and a capacitor connected in series with the battery.
- the battery is, for example, a lead battery.
- the capacitor is, for example, an Electric Double Layer Capacitor (EDLC).
- EDLC Electric Double Layer Capacitor
- the power storage device suppresses the current input to the capacitor without electrically cutting the capacitor, and suppresses the current input to the power storage device. It may have a circuit to supply to the battery.
- the power storage device is not particularly limited.
- the power storage device may not have a circuit that supplies the current to the battery instead of the capacitor.
- the capacitor may be, for example, a lithium ion capacitor, an electrolytic capacitor, or a tantalum capacitor.
- the battery may be, for example, a lithium ion battery or a nickel hydrogen battery.
- the power storage device may be composed of a battery without a capacitor.
- the terminology used herein is for the purpose of defining only specific embodiments and is not intended to limit the invention.
- the term “and / or” includes any or all combinations of one or more related listed components.
- the use of the terms “including, including,””comprising,” or “having,” and variations thereof, is a feature, process, operation, described. It identifies the presence of elements, components and / or their equivalents, but can include one or more of steps, actions, elements, components, and / or groups thereof.
- the terms “attached”, “combined” and / or their equivalents are widely used and are both direct and indirect attachments and bindings unless otherwise specified. Including.
- FIG. 1 It is a figure which shows typically the saddle type vehicle which concerns on one Embodiment of this invention. It is a graph which shows the input / output voltage of the inverter 21 shown in FIG. It is a figure which shows typically the saddle-type vehicle and the electric system which are application examples of the embodiment shown in FIG. It is a partial cross-sectional view schematically showing the schematic structure of the engine unit shown in FIG. It is sectional drawing which shows the cross section perpendicular to the rotation axis of the permanent magnet type generator shown in FIG. It is a figure which shows the example of the variation of the power storage device shown in FIG.
- FIG. 1 is a diagram schematically showing a saddle-type vehicle according to an embodiment of the present invention.
- Part (a) of FIG. 1 is a side view of a saddle-mounted vehicle.
- Part (b) of FIG. 1 is a block diagram showing a schematic electrical configuration of the saddle-mounted vehicle shown in Part (a).
- the saddle-mounted vehicle 1 shown in FIG. 1 includes wheels 3a and 3b, an engine 10, an electric auxiliary machine L, a power storage device 4, a permanent magnet generator 20, and an inverter 21. Further, the saddle-mounted vehicle 1 includes a vehicle body 2.
- FIG. 1 shows a lean vehicle as an example of the saddle-mounted vehicle 1. The lean vehicle tilts to the left of the vehicle while turning left and tilts to the right of the vehicle while turning right.
- the wheels 3a and 3b provided in the saddle-mounted vehicle 1 include a front wheel 3a and a rear wheel 3b.
- the rear wheel 3b is a driving wheel.
- the engine 10 includes a crankshaft 15.
- the engine 10 outputs power via the crankshaft 15.
- the engine 10 outputs torque for driving the wheels 3b from the crankshaft 15.
- the wheels 3b receive power from the crankshaft 15 and drive the saddle-mounted vehicle 1.
- the power output from the engine 10 can be transmitted to the wheels 3b via, for example, a transmission and a clutch.
- the electric auxiliary machine L is an electric device mounted on the saddle-mounted vehicle 1.
- the electric auxiliary machine L operates by being supplied with electric power.
- the electric auxiliary machine L is, for example, an engine auxiliary machine that operates so as to cause the engine 10 to perform combustion.
- Engine accessories include, for example, a fuel injection device 18 and an ignition device 19 (see FIG. 4).
- the fuel injection device 18 injects fuel toward or inside the engine 10.
- the ignition device 19 ignites the fuel inside the engine 10.
- the permanent magnet type generator 20 is provided at one end of the crankshaft 15.
- the permanent magnet type generator 20 has a permanent magnet. More specifically, the permanent magnet type generator 20 includes a permanent magnet portion 37 composed of a permanent magnet.
- the permanent magnet type generator 20 also serves as a starter for starting the engine 10.
- the permanent magnet type generator 20 is a permanent magnet type starting generator.
- the permanent magnet type generator 20 starts the engine 10 by rotating the crankshaft 15.
- the permanent magnet generator 20 also generates electricity by being driven by the engine 10.
- the power storage device 4 is a device capable of charging and discharging electricity.
- the power storage device 4 stores electric power.
- the power storage device 4 outputs the charged electric power to the outside.
- the power storage device 4 supplies electric power to the permanent magnet type generator 20.
- the power storage device 4 supplies electric power to the permanent magnet generator 20 when the engine 10 is started. Further, for example, after the engine 10 is started, the power storage device 4 is charged by the electric power generated by the permanent magnet type generator 20.
- the power storage device 4 has a capacitance capable of charging an amount of electric power that starts the engine 10 at least once.
- the power storage device 4 operates at an 18V system voltage.
- the power storage device 4 can be charged with an 18V system voltage. Further, the power storage device 4 in the charged state can output the 18V system voltage.
- the power storage device 4 has, for example, a battery.
- the power storage device 4 has, for example, a plurality of power storage units that are always electrically connected in series and each of which stores electric power.
- the power storage device 4 is, for example, a combination of a plurality of batteries.
- a combination of a battery and a capacitor can be adopted. That is, examples of the power storage unit include a battery and a capacitor.
- the inverter 21 supplies the electric power generated by the permanent magnet generator 20 to the power storage device 4.
- the inverter 21 rectifies the current generated by the permanent magnet generator 20.
- the inverter 21 rotates the permanent magnet type generator 20 by supplying electric power to the permanent magnet type generator 20.
- the inverter 21 controls the current by controlling the on / off of the current flowing through the stator winding W of the permanent magnet generator 20.
- the inverter 21 includes a switching unit 211 and a control device 60.
- the control device 60 is physically provided integrally with the inverter 21.
- the control device 60 controls the voltage output from the inverter 21 by controlling the operation of the switching unit 211 of the inverter 21.
- the control device 60 controls the current flowing between the permanent magnet type generator 20 and the power storage device 4 by controlling the operation of the switching unit 211 of the inverter 21. Further, the control device 60 controls the operation of the permanent magnet type generator 20.
- the control device 60 controls the voltage output from the inverter 21 by, for example, a phase control method or vector control.
- the control device 60 causes the inverter 21 to supply a current from the power storage device 4 to the permanent magnet type generator 20 in response to the signal from the starter switch 6.
- the control device 60 controls the inverter 21 so that the current from the permanent magnet type generator 20 flows through the power storage device 4.
- the power storage device 4 is charged by the generated power of the permanent magnet type generator 20.
- the control device 60 permanently transfers the electric power of the power storage device 4 to the inverter 21 in response to the operation of the acceleration instruction unit 8 (see part (b) of FIG. 3) even after the engine 10 is started, that is, even after the combustion operation is started. It can be supplied to the magnet type generator 20.
- control device 60 supplies electric power from the power storage device 4 to the permanent magnet generator 20 while the saddle-mounted vehicle 1 is traveling, and assists the permanent magnet generator 20 in rotating the crankshaft 15. Let me. As a result, the acceleration of the saddle-mounted vehicle 1 by the engine 10 is assisted by the permanent magnet generator 20.
- the control device 60 also has a function of an engine control unit that controls the supply and combustion of fuel to the engine 10.
- the control device 60 controls the combustion of the engine 10 by controlling the operation of the electric auxiliary machine L that functions as an auxiliary machine for the engine.
- the control device 60 includes a central processing unit and a memory (not shown).
- the control device 60 controls the combustion of the engine 10 by executing a program stored in the memory.
- the control device 60 operates with the electric power of the power storage device 4. More specifically, the control device 60 operates from the voltage of the power storage device 4 at an operating voltage that is down-converted so that it can be applied to the control device 60.
- the down converter is provided in, for example, the inverter 21.
- the control device 60 may operate at an operating voltage down-converted from the voltage of the battery.
- FIG. 2 is a graph showing the input / output voltage of the inverter 21 shown in FIG.
- the horizontal axis of the graph shown in FIG. 2 indicates the rotation speed of the crankshaft 15.
- the horizontal axis of the graph shows the voltage output by the inverter 21 to the power storage device 4 and the electric auxiliary machine L, and the voltage supplied by the permanent magnet generator 20 to the inverter 21.
- the graph of FIG. 2 also shows the level of the conventional 12V voltage.
- the inverter 21 applies an 18V system voltage to the power storage device 4 to charge the power storage device 4 as shown in the “power generation region” of FIG. 2, while charging the 18V system voltage. It is applied to the electric auxiliary machine L to operate the electric auxiliary machine.
- the 18V system voltage is a voltage in the range including 18V.
- the 18V system voltage is a voltage of 15V or more and less than 19V. Therefore, the 18V system voltage is different from either the 6V system voltage or the 12V system voltage used in the conventional saddle type vehicle.
- the 18V system voltage is also different from the 24V system voltage used in some saddle-type vehicles.
- the inverter 21 receives the supply of 18V system voltage from the power storage device 4 as shown in the “starting region” of FIG.
- the permanent magnet generator 20 is driven by an 18V system voltage. More specifically, the inverter 21 supplies the permanent magnet generator 20 with a voltage waveform based on the 18V system voltage.
- the permanent magnet generator 20 receives a voltage waveform having an amplitude of 18V PWM-modulated by the switching unit 211 of the inverter 21.
- the 18V system voltage for charging the power storage device 4 is higher than 12V. Therefore, as the power storage device 4, a power storage device 4 corresponding to the 18V system voltage can be adopted.
- the inverter 21 of the switching unit 211 Stop operation.
- the inverter 21 controls the switching unit 211 so that the voltage applied to the power storage device 4 and the switching unit 211 itself does not rise excessively.
- the inverter 21 controls the switching unit 211 so as to short-circuit the stator winding W of the permanent magnet generator 20. As a result, the electric power generated by the permanent magnet generator 20 is consumed as heat by the stator winding W.
- the power storage device 4 of the present embodiment corresponds to the 18V system voltage
- the power storage device 4 can be charged to a higher rotation speed N1 than in the case of the conventional 12V system voltage. That is, the upper limit rotation speed of the crankshaft 15 capable of charging the power storage device 4 can be set to a higher value than in the case of the 12V system voltage generally adopted in the past. That is, it is possible to reduce the amount of power that is wasted without charging.
- the permanent magnet generator 20 can be driven by an 18V system voltage larger than the 12V generally adopted in the past. Therefore, the permanent magnet type generator 20 can output a larger torque than in the case of 12V. Therefore, the deterioration of the performance of the permanent magnet type generator 20 can be suppressed.
- the electric auxiliary machine L operates at an 18V system voltage, a decrease in the capacity of the electric auxiliary machine L can be suppressed.
- injection or injection stop is controlled by the operation of a built-in solenoid. The higher the voltage supplied, the greater the magnetic force acting on the built-in solenoid. Therefore, the injection is easy to control.
- the ignition device 19 which is an example of the electric auxiliary machine L, generates electric sparks by boosting the supplied voltage at a predetermined ratio. The higher the voltage supplied, the easier it is to generate electric sparks.
- the vehicle body of the saddle-mounted vehicle 1 can be made compact.
- the vehicle body can be made compact while suppressing a decrease in the capacity of the electric auxiliary machine L.
- FIG. 3 is a diagram schematically showing a saddle-mounted vehicle 1 and an electric system, which are application examples of the embodiment shown in FIG. Part (a) of FIG. 3 is a plan view of the saddle-mounted vehicle 1. Part (b) of FIG. 3 is a side view of the saddle-mounted vehicle 1. Part (c) of FIG. 3 is a physical wiring diagram schematically showing the connection of the electric system of the saddle-mounted vehicle 1.
- FIGS. 3 and 3 the elements corresponding to the embodiments shown in FIG. 1 will be described with the same reference numerals as those in FIG.
- the saddle-mounted vehicle 1 shown in FIG. 3 includes a vehicle body 2.
- the vehicle body 2 is provided with a seat 2a for the driver to sit on. The driver sits so as to straddle the seat 2a.
- FIG. 3 shows a motorcycle as an example of the saddle-mounted vehicle 1.
- the saddle-mounted vehicle 1 is provided with front wheels 3a and rear wheels 3b.
- the tread surfaces of the wheels 3a and 3b of the saddle-mounted vehicle 1 have an arcuate cross-sectional shape in a state where they do not come into contact with the road surface.
- the engine 10 constitutes an engine unit EU. That is, the saddle-mounted vehicle 1 includes an engine unit EU.
- the engine unit EU includes an engine 10 and a permanent magnet generator 20.
- the engine 10 outputs power via the crankshaft 15.
- the engine 10 outputs torque for driving the wheels 3b from the crankshaft 15.
- the wheels 3b receive power from the crankshaft 15 and drive the saddle-mounted vehicle 1.
- the engine 10 has, for example, a displacement of 100 mL or more.
- the engine 10 has, for example, a displacement of less than 400 mL.
- the saddle-mounted vehicle 1 includes a transmission CVT and a clutch CL. The power output from the engine 10 is transmitted to the wheels 3b via the transmission CVT and the clutch CL.
- the permanent magnet type generator 20 is driven by the engine 10 to generate electricity.
- the permanent magnet type generator 20 shown in FIG. 3 is a magnet type start generator.
- the permanent magnet generator 20 has a rotor 30 and a stator 40 (see FIG. 4).
- the rotor 30 includes a permanent magnet portion 37 composed of a permanent magnet.
- the rotor 30 rotates with the power output from the crankshaft 15.
- the stator 40 is arranged so as to face the rotor 30.
- the power storage device 4 is a device that can be charged and discharged.
- the power storage device 4 outputs the charged electric power to the outside.
- the power storage device 4 supplies electric power to the permanent magnet type generator 20 and the electric auxiliary machine L.
- the power storage device 4 supplies electric power to the permanent magnet generator 20 when the engine 10 is started. Further, the power storage device 4 is charged by the electric power generated by the permanent magnet type generator 20.
- the saddle-mounted vehicle 1 is equipped with an inverter 21.
- the inverter 21 includes a plurality of switching units 211 that control the current flowing between the permanent magnet type generator 20 and the power storage device 4.
- the permanent magnet type generator 20 rotates the crankshaft 15 by the electric power of the power storage device 4. As a result, the permanent magnet generator 20 starts the engine 10.
- the saddle-mounted vehicle 1 includes a main switch 5.
- the main switch 5 is a switch for supplying electric power to the electric auxiliary machine L (see part (c) of FIG. 3) provided in the saddle-mounted vehicle 1 according to the operation.
- the electric auxiliary machine L comprehensively represents a device that operates while consuming electric power, except for the permanent magnet type generator 20.
- the electric auxiliary machine L includes, for example, a headlight 9, a fuel injection device 18, and an ignition device 19.
- the saddle-mounted vehicle 1 includes a starter switch 6.
- the starter switch 6 is a switch for starting the engine 10 in response to an operation.
- the saddle-mounted vehicle 1 includes a main relay 75.
- the main relay 75 opens and closes a circuit including the electric auxiliary machine L in response to a signal from the main switch 5.
- the saddle-mounted vehicle 1 includes an acceleration indicator 8.
- the acceleration instruction unit 8 is an operator for instructing the acceleration of the saddle-mounted vehicle 1 according to the operation.
- the acceleration indicator 8 is, in detail, an accelerator grip.
- the power storage device 4 has, for example, a battery operating at 12 V and a capacitor connected in series to the battery.
- the battery is, for example, a lead battery.
- the capacitor is, for example, an Electric Double Layer Capacitor (EDLC).
- EDLC Electric Double Layer Capacitor
- the power storage device 4 has a circuit that supplies the current input to the power storage device 4 to the battery instead of the capacitor when the voltage of the capacitor exceeds 6 V.
- the power storage device 4 supplies electric power to the permanent magnet generator 20 when the engine 10 is started.
- the permanent magnet generator 20 can be driven by an 18V system voltage. Therefore, the permanent magnet type generator 20 can output a larger torque than in the case of, for example, 12V.
- the permanent magnet generator 20, the power storage device 4, the main relay 75, the inverter 21, and the electric auxiliary machine L are electrically connected by wiring J.
- the code (J) of the wiring is attached to a part of the wiring shown in the part (c) of FIG.
- the wiring J is composed of, for example, a lead wire.
- the wiring J may be composed of a plurality of connected lead wires.
- the wiring J may include a connector for relaying a lead wire, a fuse, and a connection terminal. The illustration of connectors, fuses, and connection terminals is omitted. Further, in the physical wiring diagram of the part (c) of FIG. 3, the connection of the positive electrode region is shown.
- the negative electrode region that is, the ground region is electrically connected via the vehicle body 2. More specifically, the negative electrode region is electrically connected via a metal frame (not shown) of the vehicle body 2.
- the distance of electrical connection of each device via the vehicle body 2 is usually equal to or shorter than the connection of the positive electrode region by a lead wire or the like. Therefore, in the part (c) of FIG. 3, the connection of the negative electrode region by the vehicle body 2 is not shown, and the wiring of the positive electrode region will be mainly described.
- the wiring J shown in FIG. 3 is combined with other wiring provided in the vehicle to form a wire harness (not shown).
- Part (c) of FIG. 3 shows only the wiring J that electrically connects the device shown in the figure.
- Part (c) of FIG. 3 schematically shows the connection relationship of the wiring J between the devices and the distance of the wiring J.
- FIG. 4 is a partial cross-sectional view schematically showing a schematic configuration of the engine unit EU shown in FIG.
- the engine unit EU includes an engine 10.
- the engine 10 includes a crankcase 11, a cylinder 12, a piston 13, a connecting rod 14, and a crankshaft 15.
- the piston 13 is provided in the cylinder 12 so as to be reciprocating.
- the crankshaft 15 is rotatably provided in the crankcase 11.
- the crankshaft 15 is connected to the piston 13 via a connecting rod 14.
- a cylinder head 16 is attached to the upper part of the cylinder 12.
- a combustion chamber is formed by the cylinder 12, the cylinder head 16, and the piston 13.
- the crankshaft 15 is supported by the crankcase 11 in a rotatable manner.
- a permanent magnet type generator 20 is attached to one end portion 15a of the crankshaft 15.
- a transmission CVT is attached to the other end 15b of the crankshaft 15.
- the transmission CVT can change the gear ratio, which is the ratio of the rotation speed of the output to the rotation speed of the input.
- the transmission CVT can change the gear ratio corresponding to the rotation speed of the wheels with respect to
- the engine unit EU is provided with a fuel injection device 18.
- the fuel injection device 18 supplies fuel to the combustion chamber by injecting fuel.
- the fuel injection device 18 injects fuel into the air flowing through the intake passage Ip.
- a mixture of air and fuel is supplied to the combustion chamber of the engine 10.
- the engine unit EU is provided with an ignition device 19.
- the ignition device 19 has a spark plug 19a and an ignition voltage generation circuit 19b.
- the spark plug 19a is provided in the engine 10.
- the spark plug 19a is electrically connected to the ignition voltage generation circuit 19b.
- the fuel injection device 18 and the ignition device 19 are examples of the electric auxiliary machine L shown in FIG.
- the fuel injection device 18 and the ignition device 19 are examples of auxiliary equipment for an engine.
- the fuel injection device 18 and the ignition device 19 operate at an 18V system voltage.
- the fuel injection device 18 and the ignition device 19 are components attached to a conventionally known engine.
- the fuel injection device 18 and the ignition device 19 operate at 12V.
- the maximum operating voltage that is, the maximum rated voltage of the fuel injection device 18 and the ignition device 19 has a voltage margin larger than 60% with respect to the nominal operating voltage of 12V. That is, the fuel injection device 18 and the ignition device 19 that operate at a basic operating voltage of 12V can operate at 15V or more and less than 19V.
- the fuel injection device 18 and the ignition device 19 cannot operate at 24V. That is, the margin up to the maximum operating voltage with respect to the nominal operating voltage of the fuel injection device 18 and the ignition device 19 is less than 100% with respect to 12V.
- the engine 10 is an internal combustion engine.
- the engine 10 is supplied with fuel.
- the engine 10 outputs power by a combustion operation that burns the air-fuel mixture. That is, the piston 13 reciprocates by burning the air-fuel mixture containing the fuel supplied to the combustion chamber.
- the crankshaft 15 rotates in conjunction with the reciprocating movement of the piston 13.
- the power is output to the outside of the engine 10 via the crankshaft 15.
- the fuel injection device 18 adjusts the power output from the engine 10 by adjusting the amount of fuel to be supplied.
- the fuel injection device 18 is controlled by the control device 60.
- the fuel injection device 18 is controlled to supply an amount of fuel based on the amount of air supplied to the engine 10.
- the igniter 19 ignites a gas in which fuel and air are mixed.
- the fuel injection device 18 and the ignition device 19 are engine auxiliary machines that operate to cause the engine 10 to perform combustion.
- the engine 10 outputs power via the crankshaft 15.
- the power of the crankshaft 15 is transmitted to the wheels 3b via the transmission CVT and the clutch CL (see part (b) of FIG. 3).
- the crankcase 11 is configured so that the inside is lubricated with oil.
- the permanent magnet type generator 20 is provided at a position where it comes into contact with oil.
- the engine 10 has a high load region in which the load for rotating the crankshaft 15 is large and a low load region in which the load for rotating the crankshaft 15 is smaller than the load in the high load region during the four strokes.
- the high load region means a region in which the load torque is higher than the average value of the load torque in one combustion cycle in one combustion cycle of the engine 10.
- the low load region means a region in which the load torque is lower than the average value of the load torque in one combustion cycle in one combustion cycle of the engine 10. Looking at the rotation angle of the crankshaft 15 as a reference, the low load region is wider than the high load region. More specifically, the engine 10 rotates forward while repeating four strokes of an intake stroke, a compression stroke, an expansion stroke, and an exhaust stroke. The compression stroke has an overlap with the high load region.
- the engine 10 is a single cylinder engine.
- FIG. 5 is a cross-sectional view showing a cross section perpendicular to the rotation axis of the permanent magnet type generator 20 shown in FIG.
- the permanent magnet type generator 20 will be described with reference to FIGS. 4 and 5.
- the permanent magnet type generator 20 has a rotor 30 and a stator 40.
- the permanent magnet type generator 20 of this application example is a radial gap type.
- the permanent magnet type generator 20 is an outer rotor type. That is, the rotor 30 is an outer rotor.
- the stator 40 is an inner stator.
- the rotor 30 has a rotor main body 31.
- the rotor body 31 is made of, for example, a ferromagnetic material.
- the rotor main body 31 has a bottomed tubular shape.
- the rotor main body 31 has a tubular boss portion 32, a disk-shaped bottom wall portion 33, and a tubular back yoke portion 34.
- the bottom wall portion 33 and the back yoke portion 34 are integrally formed.
- the bottom wall portion 33 and the back yoke portion 34 may be configured separately.
- the bottom wall portion 33 and the back yoke portion 34 are fixed to the crankshaft 15 via the tubular boss portion 32.
- the rotor 30 is not provided with a winding to which a current is supplied.
- the rotor 30 has a permanent magnet portion 37.
- the rotor 30 has a plurality of magnetic pole portions 37a.
- the plurality of magnetic pole portions 37a are formed by the permanent magnet portions 37.
- the plurality of magnetic pole portions 37a are provided on the inner peripheral surface of the back yoke portion 34.
- the permanent magnet portion 37 has a plurality of permanent magnets. That is, the rotor 30 has a plurality of permanent magnets.
- the plurality of magnetic pole portions 37a are provided on each of the plurality of permanent magnets.
- the permanent magnet portion 37 can also be formed by one annular permanent magnet. In this case, one permanent magnet is magnetized so that a plurality of magnetic pole portions 37a are lined up on the inner peripheral surface.
- the plurality of magnetic pole portions 37a are provided so that the north pole and the south pole are alternately arranged in the circumferential direction of the permanent magnet type generator 20.
- the number of magnetic poles of the rotor 30 facing the stator 40 is 24.
- the number of magnetic poles of the rotor 30 means the number of magnetic poles facing the stator 40.
- No magnetic material is provided between the magnetic pole portion 37a and the stator 40.
- the magnetic pole portion 37a is provided outside the stator 40 in the radial direction of the permanent magnet type generator 20.
- the back yoke portion 34 is provided outside the magnetic pole portion 37a in the radial direction.
- the permanent magnet type generator 20 has more magnetic pole portions 37a than the number of tooth portions 45.
- the rotor 30 may be of an embedded magnet type (IPM type) in which the magnetic pole portion 37a is embedded in a magnetic material, but as in this application example, the magnetic pole portion 37a is a surface magnet type exposed from the magnetic material. (SPM type) is preferable.
- IPM type embedded magnet type
- SPM type surface magnet type exposed from the magnetic material
- the stator 40 has a stator core ST and a plurality of stator windings W.
- the stator core ST has a plurality of teeth 45 provided at intervals in the circumferential direction.
- the plurality of tooth portions 45 integrally extend radially outward from the stator core ST.
- a total of 18 tooth portions 45 are provided at intervals in the circumferential direction.
- the stator core ST has a total of 18 slots SL formed at intervals in the circumferential direction.
- the tooth portions 45 are arranged at equal intervals in the circumferential direction.
- the rotor 30 has a number of magnetic pole portions 37a that is larger than the number of tooth portions 45.
- the number of magnetic poles is 4/3 of the number of slots.
- FIG. 5 shows a state in which the stator winding W is in the slot SL.
- the permanent magnet type generator 20 is a three-phase generator.
- Each of the stator windings W belongs to any of U phase, V phase, and W phase.
- the stator windings W are arranged so as to be arranged in the order of, for example, U phase, V phase, and W phase.
- the power storage device 4 When the engine 10 is operating while the saddle-mounted vehicle 1 is running, the power storage device 4 is charged by the electric power generated by the permanent magnet generator 20. When the power storage device 4 is fully charged, the electric power generated by the permanent magnet generator 20 is consumed as heat by, for example, a short circuit of the windings, without being used for charging. Further, when the rotation speed of the crank shaft 15 becomes so large that the voltage output from the inverter 21 to the power storage device 4 cannot be suppressed to 19 V or less, which is the upper limit of the 18V system voltage, the inverter 21 is a permanent magnet generator 20. The switching unit 211 is controlled so as to short-circuit the stator winding W of the above.
- the upper limit rotation speed of the crankshaft 15 capable of charging the power storage device 4 can be set to a higher value than, for example, in the case of a 12V system voltage.
- Impedance is an element that hinders the current flowing through the stator winding W.
- Impedance includes the product of rotational speed ⁇ and inductance.
- the rotation speed ⁇ actually corresponds to the number of magnetic poles passing near the tooth portion in a unit time. That is, the rotation speed ⁇ is proportional to the ratio of the number of magnetic poles to the number of teeth in the generator and the rotation speed of the rotor.
- the permanent magnet type generator 20 shown in FIG. 5 has a number of magnetic pole portions 37a that is larger than the number of tooth portions 45. That is, the permanent magnet type generator 20 has a number of magnetic pole portions 37a that is larger than the number of slots SL. Therefore, the stator winding W has a large impedance. Therefore, the voltage applied to the power storage device 4 is reduced as compared with the case where the number of magnetic poles is smaller than the number of teeth, for example. Therefore, the upper limit rotation speed of the crankshaft 15 can be set to a higher value than, for example, in the case of a 12V system voltage. Therefore, in order to increase the torque at the time of starting in the permanent magnet type generator 20, a thick winding having a small electric resistance can be adopted.
- the temperature of the stator winding W does not become higher than the temperature of the lubricating oil or is unlikely to become higher than the temperature of the lubricating oil. Therefore, even if the permanent magnet type generator 20 is arranged so as to come into contact with the lubricating oil, Evaporation of lubricating oil can be suppressed. Therefore, it is possible to suppress or avoid an increase in the size of the lubricating oil cooling mechanism.
- the above-mentioned power storage device 4 may be composed of, for example, one battery.
- the power storage device 4 may be composed of one battery having a nominal voltage of, for example, 18 V.
- the power storage device 4 may be composed of a plurality of power storage units.
- FIG. 6 is a diagram showing an example of variations of the power storage device 4 shown in FIG.
- the power storage device 4 of the example shown in FIG. 6A includes a battery as the first power storage unit 41 and a battery as the second power storage unit 42.
- the power storage device 4 is provided with a current maintenance circuit 43.
- the first power storage unit 41 is a battery that stores electric power.
- the first power storage unit 41 has a maximum rated voltage of 12 V or more.
- the first power storage unit 41 is a battery having a nominal voltage of 12 V.
- the first power storage unit 41 is a lead battery.
- the first power storage unit 41 has a capacity capable of charging an amount of electric power that starts the engine 10 at least once.
- the second power storage unit 42 is always connected in series with the first power storage unit 41.
- the second power storage unit 42 has a maximum charge rate that is larger than twice the maximum charge rate of the first power storage unit 41.
- the second power storage unit 42 is a battery that stores electric power.
- the second power storage unit 42 has a capacity capable of charging an amount of electric power that starts the engine 10 at least once.
- a charging current flows through the first power storage unit 41 so that the voltage applied to the second power storage unit 42 does not exceed the upper limit voltage set in the second power storage unit 42. Maintain the state.
- the term "while the power storage device 4 is being charged” as used herein means at least the time when the first power storage unit 41 is being charged.
- the current maintenance circuit 43 maintains a state in which the charging current flows to the first power storage unit without electrically disconnecting the second power storage unit 42.
- the maximum charge rate of the battery as the second power storage unit 42 is larger than twice the maximum charge rate of the battery as the first power storage unit 41.
- the maximum rated voltage of the battery as the second power storage unit 42 is smaller than the maximum rated voltage of the battery as the first power storage unit 41.
- the nominal voltage of the battery as the second storage unit 42 is smaller than the nominal voltage of the battery as the first storage unit 41.
- a configuration that does not include the current maintenance circuit 43 can also be adopted. For example, when the power storage device 4 is composed of one battery, the current maintenance circuit 43 is unnecessary.
- the nominal voltage of the battery as the first power storage unit 41 is, for example, 12V.
- the nominal voltage of the battery as the second power storage unit 42 is, for example, 6V.
- the specific combination of voltages is not particularly limited, and may be, for example, a combination of 8V and 6V, for example, a combination of 10V and 8V, or a combination of 11V and 8V.
- the power storage device 4 of the example shown in FIG. 6B includes a battery as the first power storage unit 41 and one capacitor as the second power storage unit 42.
- the power storage device 4 is provided with a current maintenance circuit 43.
- the maximum voltage applied to one capacitor as the second power storage unit 42 is the upper limit voltage set in the current maintenance circuit 43.
- the upper limit voltage of the current maintenance circuit 43 is set according to the withstand voltage of the capacitor and the maximum rated voltage of the power storage device 4.
- the upper limit voltage set in the current maintenance circuit 43 is, for example, 6V. However, the upper limit voltage is not particularly limited and may be 8V or 10V.
- the power storage device 4 of the example shown in FIG. 6C includes a battery as the first power storage unit 41 and two capacitors as the second power storage unit 42. As a result, a voltage larger than the withstand voltage of one capacitor can be set as the upper limit voltage of the current maintenance circuit 43. Further, the second storage unit 42 can input and output a voltage larger than the withstand voltage of one capacitor.
- the power storage device 4 of the example shown in FIG. 6D includes a battery as the first power storage unit 41 and three capacitors as the second power storage unit 42.
- the upper limit voltage of the current maintenance circuit 43 can be set to a voltage larger than twice the withstand voltage of one capacitor.
- the second storage unit 42 can input and output a voltage larger than twice the withstand voltage of one capacitor.
- the power storage device 4 of the example shown in FIG. 6 (E) further includes a parallel capacitor unit 44 as compared with the example shown in FIG. 6 (B).
- the parallel capacitor unit 44 is connected in parallel with the first power storage unit 41.
- the parallel capacitor unit 44 includes one capacitor. This configuration is suitable when the withstand voltage of one capacitor is larger than that of the battery as the first power storage unit 41.
- Capacitors can generally supply power in a shorter period of time than batteries that discharge the same amount of power.
- the internal resistance of a capacitor is generally smaller than the internal resistance of a battery.
- the capacitor stores electric power (charge) substantially proportional to the voltage. Capacitors can generally discharge power proportional to voltage.
- the voltage can be supplied from the first storage unit 41 to the parallel capacitor unit 44. That is, the parallel capacitor unit 44 can be charged with the electric power of the first power storage unit 41.
- the parallel capacitor unit 44 can supply the electric power required for the start even in a situation where the first power storage unit 41 cannot independently supply the electric power required for the start.
- a parallel capacitor unit 44 is added to the example shown in FIG. 6 (C).
- the number of capacitors included in the first storage unit 41 and the number of capacitors included in the parallel capacitor unit 44 may be different.
- the number of capacitors possessed by the first storage unit 41 and the number of capacitors possessed by the parallel capacitor unit 44 are selected according to the upper limit voltage of the current maintenance circuit 43 and the maximum rated voltage of the battery as the first storage unit 41. Is possible.
- the parallel capacitor unit 44 includes four capacitors.
- a parallel capacitor unit 44 is added to the example shown in FIG. 6 (D).
- the parallel capacitor unit 44 includes three capacitors.
- the parallel capacitor unit 44 may include six capacitors with respect to the power storage device 4 of the example shown in FIG. 6 (G). It is easy to maintain the balance between the maximum rated voltage of the capacitor constituting the first storage unit 41 and the capacitor constituting the parallel capacitor unit 44.
- the first power storage unit 41 may include, for example, a set of two sets of capacitors connected in parallel to each other. The set of capacitors is composed of, for example, three capacitors connected in series. In this case, the capacity of the first power storage unit 41 increases.
- the parallel capacitor unit 44 may further include six capacitors.
- the capacitor included in the parallel capacitor section 44 and the capacitor included in the second storage section 42 are of the same type.
- capacitors having the same maximum rated voltage and capacitance are capacitors of the same type.
- the capacitor included in the parallel capacitor section 44 and the capacitor included in the second storage section 42 may be of different types.
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Abstract
本発明の目的は、エンジンの電動補機の能力低下を抑えつつ車体をコンパクトにできるストラドルドビークルを提供することである。ストラドルドビークルは、車輪と、エンジンと、電動補機と、永久磁石式発電機と、蓄電装置と、インバータとを備える。インバータは、前記永久磁石式発電機が発電する場合、前記蓄電装置に15V以上19V未満の18V系統電圧を印加して前記蓄電装置を充電しながら、前記18V系統電圧を前記電動補機に印加して前記電動補機を動作させる。
Description
本発明は、鞍乗型車両に関する。
例えば、特許文献1には、鞍乗型車両が示されている。特許文献1の鞍乗型車両は、ハイブリッド車両である。特許文献1の鞍乗型車両は、エンジンと、ACGスタータ(alternating current generator starter)と、第1バッテリと、第2バッテリとを備える。
エンジンは、ACGスタータの駆動により始動する。第1バッテリは、ACGスタータに電力を供給する48V系のバッテリである。第2バッテリは、複数の補機に電力を供給する低電圧12V系のバッテリである。ACGスタータは発電機として機能する。第1バッテリが充電される。また、第1バッテリの電圧に起因する電荷がキャパシタに蓄積される。この電荷は、コンバータを介して第2バッテリに充電される。
特許文献1の鞍乗型車両の第1バッテリは、ACGスタータに電力を供給することによりエンジンを始動させる。第1バッテリの残容量が設定値未満である場合、第2バッテリから供給される電力によりACGスタータが駆動される。
エンジンは、ACGスタータの駆動により始動する。第1バッテリは、ACGスタータに電力を供給する48V系のバッテリである。第2バッテリは、複数の補機に電力を供給する低電圧12V系のバッテリである。ACGスタータは発電機として機能する。第1バッテリが充電される。また、第1バッテリの電圧に起因する電荷がキャパシタに蓄積される。この電荷は、コンバータを介して第2バッテリに充電される。
特許文献1の鞍乗型車両の第1バッテリは、ACGスタータに電力を供給することによりエンジンを始動させる。第1バッテリの残容量が設定値未満である場合、第2バッテリから供給される電力によりACGスタータが駆動される。
鞍乗型車両は、走行時に運転者の体重移動によって車両の姿勢が制御されるように構成されている。そのため、操作性及び走行性能の観点から、鞍乗型車両は、車体をコンパクトにすることが求められている。
鞍乗型車両は、エンジンの電動補機の能力低下を抑えつつ車体をコンパクトにすることが求められている。
鞍乗型車両は、エンジンの電動補機の能力低下を抑えつつ車体をコンパクトにすることが求められている。
本発明の目的は、エンジンの電動補機の能力低下を抑えつつ車体をコンパクトにできる鞍乗型車両を提供することである。
特許文献1の鞍乗型車両によれば、ACGスタータの発電によって、第1バッテリが充電される。さらに第1バッテリの電圧がコンバータを介して変換される。変換された電圧で第2バッテリが充電される。補機は第2バッテリで動作することができる。さらに、第1バッテリの残容量が設定値未満である場合、第2バッテリから供給される電力を利用することができる。
特許文献1の鞍乗型車両では、ACGスタータが48V系の第1バッテリの電力で駆動されるが、補機のために12V系のバッテリも使用することが求められる。従って、特許文献1の鞍乗型車両は、48V系のバッテリと12V系のバッテリの双方を搭載することが求められる。また、特許文献1の鞍乗型車両は、2つのバッテリの間で電圧を変換するコンバータを搭載することが求められる。
そこで、本発明者は、鞍乗型車両の電動補機が駆動可能な電圧のレベルに注目した。
鞍乗型車両に利用される電動補機の多くは、12Vの基本動作電圧で動作することが知られている。しかし、本発明者が検討したところ、12Vで動作する鞍乗型車両の電動補機のほとんどの最大動作電圧は、動作電圧に対し60%よりも大きな電圧余裕を有していることが分かった。即ち、12Vの基本動作電圧で動作する電動補機のほとんどは、24Vで動作することはできなくとも、15V以上19V未満で動作することができる。
鞍乗型車両に利用される電動補機の多くは、12Vの基本動作電圧で動作することが知られている。しかし、本発明者が検討したところ、12Vで動作する鞍乗型車両の電動補機のほとんどの最大動作電圧は、動作電圧に対し60%よりも大きな電圧余裕を有していることが分かった。即ち、12Vの基本動作電圧で動作する電動補機のほとんどは、24Vで動作することはできなくとも、15V以上19V未満で動作することができる。
そこで、発明者は、次のことを考えた。
永久磁石式発電機が発電する場合、永久磁石式発電機と蓄電装置とに電気的に接続されたインバータが、蓄電装置に15V以上19V未満の18V系統電圧を印加して蓄電装置を充電しながら、18V系統電圧を電動補機に印加して前記電動補機を動作させる。
蓄電装置を充電する電圧は、15V以上19V未満の18V系統電圧である。即ち、蓄電装置を充電する18V系統電圧は、12Vよりも大きい。この場合、18V系統電圧に対応する蓄電装置を採用することができる。蓄電装置が18V系統電圧に対応するので、12Vの場合と比べてより高い回転速度まで、蓄電装置を充電することができる。つまり、高い回転速度で充電をせずに無駄に消費される電力量が抑えられる。
また、エンジンの始動の場合に、永久磁石式発電機が、12Vよりも大きい18V系統電圧で駆動されることができる。従って、永久磁石式発電機は、12Vの場合と比べて大きいトルクを出力できる。従って、永久磁石式発電機の性能の低下が抑えられる。また、電動補機が18V系統電圧で動作するので、電動補機の能力低下が抑えられる。
18V系統電圧で蓄電装置を充電しながら、18V系統電圧で電動補機を動作させることによって、12V系統電圧に対応する蓄電装置を省略できる。このため、鞍乗型車両の車体をコンパクトにすることができる。
従って、エンジンの電動補機の能力低下を抑えつつ車体をコンパクトにできる。
従って、エンジンの電動補機の能力低下を抑えつつ車体をコンパクトにできる。
以上の知見に基づいて完成した本発明の各観点による鞍乗型車両は、次の構成を備える。
(1) 鞍乗型車両であって、
前記鞍乗型車両は、
車輪と、
クランク軸を有し、ガスの燃焼動作によって生じた前記車輪を駆動するためのトルクを前記クランク軸から出力するエンジンと、
電力の供給を受けて動作する電動補機と、
前記クランク軸の一端部に設けられ、永久磁石を有し、前記クランク軸を回転させることにより前記エンジンを始動するとともに、前記エンジンに駆動されることにより発電する永久磁石式発電機と、
電力を蓄える蓄電装置と、
前記永久磁石式発電機と蓄電装置とに電気的に接続され、前記永久磁石式発電機から出力される電流を制御する複数のスイッチング部を備えたインバータと、を備え、
前記インバータは、前記永久磁石式発電機が発電する場合、前記蓄電装置に15V以上19V未満の18V系統電圧を印加して前記蓄電装置を充電しながら、前記18V系統電圧を前記電動補機に印加して前記電動補機を動作させる。
前記鞍乗型車両は、
車輪と、
クランク軸を有し、ガスの燃焼動作によって生じた前記車輪を駆動するためのトルクを前記クランク軸から出力するエンジンと、
電力の供給を受けて動作する電動補機と、
前記クランク軸の一端部に設けられ、永久磁石を有し、前記クランク軸を回転させることにより前記エンジンを始動するとともに、前記エンジンに駆動されることにより発電する永久磁石式発電機と、
電力を蓄える蓄電装置と、
前記永久磁石式発電機と蓄電装置とに電気的に接続され、前記永久磁石式発電機から出力される電流を制御する複数のスイッチング部を備えたインバータと、を備え、
前記インバータは、前記永久磁石式発電機が発電する場合、前記蓄電装置に15V以上19V未満の18V系統電圧を印加して前記蓄電装置を充電しながら、前記18V系統電圧を前記電動補機に印加して前記電動補機を動作させる。
上記構成における鞍乗型車両の永久磁石式発電機が発電する場合、永久磁石式発電機と蓄電装置とに電気的に接続されたインバータが、蓄電装置に15V以上19V未満の18V系統電圧を印加して蓄電装置を充電しながら、18V系統電圧を電動補機に印加して電動補機を動作させる。
蓄電装置を充電する電圧は、15V以上19V未満の18V系統電圧である。即ち、蓄電装置を充電する18V系統電圧は、12Vよりも大きい。この場合、18V系統電圧に対応する蓄電装置を採用することができる。蓄電装置が18V系統電圧に対応するので、12Vの場合と比べてより高い回転速度まで蓄電装置を充電することができる。
これにより、電動補機の動作電圧が18V系統電圧にできるので、12Vの場合と比べて電動補機の能力低下が抑えられる。また、エンジンの始動の場合に永久磁石式発電機が、12Vよりも大きい18V系統電圧で駆動されることができる。従って、永久磁石式発電機は、12Vの場合と比べて大きいトルクを出力できる。従って、永久磁石式発電機の性能の低下も抑えられる。
蓄電装置が18V系統電圧で充電しながら、電動補機が18V系統電圧で動作するので、12V系統電圧に対応する蓄電装置が省略できる。このため、鞍乗型車両の車体をコンパクトにすることができる。
従って、電動補機の能力低下を抑えつつ車体をコンパクトにできる。
蓄電装置を充電する電圧は、15V以上19V未満の18V系統電圧である。即ち、蓄電装置を充電する18V系統電圧は、12Vよりも大きい。この場合、18V系統電圧に対応する蓄電装置を採用することができる。蓄電装置が18V系統電圧に対応するので、12Vの場合と比べてより高い回転速度まで蓄電装置を充電することができる。
これにより、電動補機の動作電圧が18V系統電圧にできるので、12Vの場合と比べて電動補機の能力低下が抑えられる。また、エンジンの始動の場合に永久磁石式発電機が、12Vよりも大きい18V系統電圧で駆動されることができる。従って、永久磁石式発電機は、12Vの場合と比べて大きいトルクを出力できる。従って、永久磁石式発電機の性能の低下も抑えられる。
蓄電装置が18V系統電圧で充電しながら、電動補機が18V系統電圧で動作するので、12V系統電圧に対応する蓄電装置が省略できる。このため、鞍乗型車両の車体をコンパクトにすることができる。
従って、電動補機の能力低下を抑えつつ車体をコンパクトにできる。
(2) (1)の鞍乗型車両であって、
前記電動補機は、前記エンジンに燃焼を行なわせるよう動作するエンジン用補機である。
前記電動補機は、前記エンジンに燃焼を行なわせるよう動作するエンジン用補機である。
上記構成における鞍乗型車両によれば、エンジン用補機が、18V系統電圧で動作する。エンジン用補機は、供給される電圧に応じた能力を発揮する。従って、上記構成における鞍乗型車両によれば、例えば12Vで動作する場合と比べ、エンジンの燃焼動作の能力が向上する。
(3) (2)の鞍乗型車両であって、
前記エンジン用補機は、前記エンジンの内部に向けて若しくは当該内部において燃料を噴射する噴射装置及び前記エンジンの内部の燃料に点火する点火装置を含む。
前記エンジン用補機は、前記エンジンの内部に向けて若しくは当該内部において燃料を噴射する噴射装置及び前記エンジンの内部の燃料に点火する点火装置を含む。
上記構成における鞍乗型車両によれば、噴射装置及び点火装置が18V系統電圧で動作する。例えば、点火装置は、供給される電圧が高いほど、強い点火火花を生じやすい。また、噴射装置は、供給される電圧が高いほど、内蔵のソレノイドに作用する磁力が増大する。このため、噴射が制御しやすい。従って、上記構成における鞍乗型車両によれば、例えば12Vで動作する場合と比べ、燃料噴射及び点火の能力が向上する。
(4) (1)の鞍乗型車両であって、
永久磁石式発電機は、前記永久磁石で構成された複数の磁極部を有するロータと、
複数のスロットが前記永久磁石式発電機の周方向に間隔を空けて形成されたステータコア及び前記スロットを通るように設けられた巻線を有するステータと、を備え、
前記磁極部の数は前記複数のティースの数より多い。
永久磁石式発電機は、前記永久磁石で構成された複数の磁極部を有するロータと、
複数のスロットが前記永久磁石式発電機の周方向に間隔を空けて形成されたステータコア及び前記スロットを通るように設けられた巻線を有するステータと、を備え、
前記磁極部の数は前記複数のティースの数より多い。
上記構成における鞍乗型車両によれば、磁極部の数が複数のティースの数より少ない場合と比べてロータの回転速度に対する角速度が大きい。
角速度は、磁極の繰返し周期を基準とした電気角についての角速度である。角速度が大きいと、巻線のインダクタンスが大きい。また、角速度は、ロータの回転速度の増大に伴い更に増大する。巻線のインダクタンスは、巻線を流れる電流を妨げる。このため、誘導起電圧は、ロータの回転速度の増大に伴い増大するが、大きな巻線のインダクタンスによって、発電機から出力される過度の電流の増大が抑えられる。
このため、上記構成における鞍乗型車両によれば、磁極部の数が複数のティースの数より少ない場合と比べて、さらに高いクランク軸の回転速度まで蓄電装置を充電することができる。従って、電力の無駄な消費を抑えることができる。
(5) (1)の鞍乗型車両であって、
エンジンは、オイルで内部が潤滑されるように構成されたクランクケースを更に備え、
前記永久磁石式発電機は、前記オイルと接触する位置に設けられる。
角速度は、磁極の繰返し周期を基準とした電気角についての角速度である。角速度が大きいと、巻線のインダクタンスが大きい。また、角速度は、ロータの回転速度の増大に伴い更に増大する。巻線のインダクタンスは、巻線を流れる電流を妨げる。このため、誘導起電圧は、ロータの回転速度の増大に伴い増大するが、大きな巻線のインダクタンスによって、発電機から出力される過度の電流の増大が抑えられる。
このため、上記構成における鞍乗型車両によれば、磁極部の数が複数のティースの数より少ない場合と比べて、さらに高いクランク軸の回転速度まで蓄電装置を充電することができる。従って、電力の無駄な消費を抑えることができる。
(5) (1)の鞍乗型車両であって、
エンジンは、オイルで内部が潤滑されるように構成されたクランクケースを更に備え、
前記永久磁石式発電機は、前記オイルと接触する位置に設けられる。
上記構成における鞍乗型車両によれば、例えば12V系統電圧による場合と比べて、高いクランク軸の回転速度までの範囲で、電力を無駄に消費することなく蓄電装置を充電することができる。従って、このような永久磁石式発電機では、ステータ巻線の温度が潤滑オイルの温度よりも高くならない又は高くなり難いため、永久磁石式発電機が潤滑オイルと接触するように配置されても、潤滑オイルの蒸発を抑制できる。
例えば、永久磁石式発電機が潤滑オイルと接触する環境下に配置される場合には、通常、潤滑オイルの冷却機構を大型化することが求められる。しかし、上記構成における鞍乗型車両によれば、冷却機構の大型化を抑制乃至回避できる。従って、車体をよりコンパクトにできる。
(6) (1)の鞍乗型車両であって、
前記インバータは、前記鞍乗型車両の走行中、前記永久磁石式発電機に前記蓄電装置からの電力を供給し、永久磁石式発電機にクランク軸の回転を補助させる。
例えば、永久磁石式発電機が潤滑オイルと接触する環境下に配置される場合には、通常、潤滑オイルの冷却機構を大型化することが求められる。しかし、上記構成における鞍乗型車両によれば、冷却機構の大型化を抑制乃至回避できる。従って、車体をよりコンパクトにできる。
(6) (1)の鞍乗型車両であって、
前記インバータは、前記鞍乗型車両の走行中、前記永久磁石式発電機に前記蓄電装置からの電力を供給し、永久磁石式発電機にクランク軸の回転を補助させる。
上記構成における鞍乗型車両によれば、鞍乗型車両の走行中、永久磁石式発電機が、12Vよりも大きい18V系統電圧で駆動することができる。このため、例えば12Vで駆動する場合と比べて、より高い回転速度までクランク軸を駆動することができる。従って、例えば12Vで駆動する場合と比べて、より高い回転速度までエンジンによる加速を補助することができる。さらに、例えば12Vの蓄電装置とは異なる蓄電装置を設ける場合と比べて、車体をよりコンパクトにできる。
(7) (1)の鞍乗型車両であって、
前記蓄電装置は、常時電気的に直列接続され各々が電力を蓄える複数の蓄電部を有する。
(7) (1)の鞍乗型車両であって、
前記蓄電装置は、常時電気的に直列接続され各々が電力を蓄える複数の蓄電部を有する。
上記構成における鞍乗型車両によれば、18V系統電圧の供給を受けるための蓄電装置の構成を直列接続される蓄電部の数によって容易に調整することができる。18V系統電圧に対応しつつ、コンパクトにできる数の蓄電部で蓄電装置を構成することができる。
永久磁石式発電機は、永久磁石を有する。例えばロータに永久磁石ではなくコイルを備えた構成は、本構成における永久磁石式発電機と異なる。永久磁石式発電機は、電動補機に含まれない。
電動補機は、鞍乗型車両の動作に関する電動装置である。電動補機は、例えば、噴射装置及び点火装置である。電動補機は、これに限られず、例えば、燃料ポンプ、又は冷却ファンであってもよい。
エンジン用補機は、エンジンの燃焼動作に直接寄与する装置である。エンジン用補機は、例えば、噴射装置及び点火装置である。
エンジン用補機は、エンジンの燃焼動作に直接寄与する装置である。エンジン用補機は、例えば、噴射装置及び点火装置である。
エンジンは、例えば単気筒エンジン、2気筒エンジン、不等間隔燃焼型3気筒エンジン、又は、不等間隔燃焼型4気筒エンジンである。エンジンは、例えば、3つより少ない気筒を有するエンジンである。2気筒エンジンは、2つの気筒を有する不等間隔燃焼エンジンであってもよい。2つの気筒を有する不等間隔燃焼エンジンとして、例えばV型エンジンが挙げられる。但し、エンジンは、特に限定されず、等間隔燃焼型多気筒エンジンでもよい。
鞍乗型車両は、運転者がサドルに跨って着座する形式の車両をいう。鞍乗型車両は、サドル型のシートを備える車両である。鞍乗型車両は、運転者が騎乗スタイルで乗車する車両である。鞍乗型車両は、ビークルの一例である。鞍乗型車両は、例えば、リーン姿勢で旋回する車両であり、旋回時にカーブ中心方向にリーンするように構成されている。
鞍乗型車両は例えば自動二輪車である。自動二輪車としては、特に限定されず、例えば、スクータ型、モペット型、オフロード型、オンロード型の自動二輪車が挙げられる。また、鞍乗型車両としては、自動二輪車に限定されず、例えば三輪車であってもよい。また、鞍乗型車両としては、例えば、ATV(All-Terrain Vehicle)等であってもよい。
鞍乗型車両は例えば自動二輪車である。自動二輪車としては、特に限定されず、例えば、スクータ型、モペット型、オフロード型、オンロード型の自動二輪車が挙げられる。また、鞍乗型車両としては、自動二輪車に限定されず、例えば三輪車であってもよい。また、鞍乗型車両としては、例えば、ATV(All-Terrain Vehicle)等であってもよい。
点火装置は、例えばインジェクションコイル及び点火プラグの組合わせである。
蓄電装置は、例えば、バッテリと、このバッテリに直列接続されたキャパシタとを有する。バッテリは、例えば鉛バッテリである。キャパシタは、例えば電気二重層キャパシタ(Electric Double Layer Capacitor, EDLC)である。また、例えば、蓄電装置は、キャパシタの電圧がキャパシタに設定された上限電圧を超えると、キャパシタを電気的に切断することなくキャパシタに入力される電流を抑えつつ、蓄電装置に入力される電流をバッテリに供給する回路を有してもよい。
但し、蓄電装置は、特に限定されない。例えば、蓄電装置は、電流をキャパシタではなくバッテリに供給する回路を有さなくともよい。また、キャパシタは、例えばリチウムイオンキャパシタ、電解キャパシタ、又はタンタルキャパシタでもよい。また、バッテリは、例えばリチウムイオンバッテリ又はニッケル水素バッテリであってもよい。また、蓄電装置は、キャパシタ無しのバッテリで構成されてもよい。
但し、蓄電装置は、特に限定されない。例えば、蓄電装置は、電流をキャパシタではなくバッテリに供給する回路を有さなくともよい。また、キャパシタは、例えばリチウムイオンキャパシタ、電解キャパシタ、又はタンタルキャパシタでもよい。また、バッテリは、例えばリチウムイオンバッテリ又はニッケル水素バッテリであってもよい。また、蓄電装置は、キャパシタ無しのバッテリで構成されてもよい。
本明細書にて使用される専門用語は特定の実施例のみを定義する目的であって発明を制限する意図を有しない。
本明細書にて使用される用語「および/または」はひとつの、または複数の関連した列挙された構成物のあらゆるまたはすべての組み合わせを含む。
本明細書中で使用される場合、用語「含む、備える(including)」「含む、備える(comprising)」または「有する(having)」およびその変形の使用は、記載された特徴、工程、操作、要素、成分および/またはそれらの等価物の存在を特定するが、ステップ、動作、要素、コンポーネント、および/またはそれらのグループのうちの1つまたは複数を含むことができる。
本明細書中で使用される場合、用語「取り付けられた」、「結合された」および/またはそれらの等価物は広く使用され、特に指定しない限り直接的および間接的な取り付け、および結合の両方を包含する。
他に定義されない限り、本明細書で使用される全ての用語(技術用語および科学用語を含む)は、本発明が属する当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。
一般的に使用される辞書に定義された用語のような用語は、関連する技術および本開示の文脈における意味と一致する意味を有すると解釈されるべきであり、本明細書で明示的に定義されていない限り、理想的または過度に形式的な意味で解釈されることはない。
本発明の説明においては、技術および多くの工程が開示されていると理解される。
これらの各々は個別の利益を有し、それぞれは、他の開示された技術の1つ以上、または、場合によっては全てと共に使用することもできる。
したがって、明確にするために、この説明は、不要に個々のステップの可能な組み合わせをすべて繰り返すことを控える。
それにもかかわらず、明細書および特許請求の範囲は、そのような組み合わせがすべて本発明および請求項の範囲内にあることを理解して読まれるべきである。
本明細書では、新しい鞍乗型車両について説明する。
以下の説明では、説明の目的で、本発明の完全な理解を提供するために多数の具体的な詳細を述べる。
しかしながら、当業者には、これらの特定の詳細なしに本発明を実施できることが明らかである。
本開示は、本発明の例示として考慮されるべきであり、本発明を以下の図面または説明によって示される特定の実施形態に限定することを意図するものではない。
本明細書にて使用される用語「および/または」はひとつの、または複数の関連した列挙された構成物のあらゆるまたはすべての組み合わせを含む。
本明細書中で使用される場合、用語「含む、備える(including)」「含む、備える(comprising)」または「有する(having)」およびその変形の使用は、記載された特徴、工程、操作、要素、成分および/またはそれらの等価物の存在を特定するが、ステップ、動作、要素、コンポーネント、および/またはそれらのグループのうちの1つまたは複数を含むことができる。
本明細書中で使用される場合、用語「取り付けられた」、「結合された」および/またはそれらの等価物は広く使用され、特に指定しない限り直接的および間接的な取り付け、および結合の両方を包含する。
他に定義されない限り、本明細書で使用される全ての用語(技術用語および科学用語を含む)は、本発明が属する当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。
一般的に使用される辞書に定義された用語のような用語は、関連する技術および本開示の文脈における意味と一致する意味を有すると解釈されるべきであり、本明細書で明示的に定義されていない限り、理想的または過度に形式的な意味で解釈されることはない。
本発明の説明においては、技術および多くの工程が開示されていると理解される。
これらの各々は個別の利益を有し、それぞれは、他の開示された技術の1つ以上、または、場合によっては全てと共に使用することもできる。
したがって、明確にするために、この説明は、不要に個々のステップの可能な組み合わせをすべて繰り返すことを控える。
それにもかかわらず、明細書および特許請求の範囲は、そのような組み合わせがすべて本発明および請求項の範囲内にあることを理解して読まれるべきである。
本明細書では、新しい鞍乗型車両について説明する。
以下の説明では、説明の目的で、本発明の完全な理解を提供するために多数の具体的な詳細を述べる。
しかしながら、当業者には、これらの特定の詳細なしに本発明を実施できることが明らかである。
本開示は、本発明の例示として考慮されるべきであり、本発明を以下の図面または説明によって示される特定の実施形態に限定することを意図するものではない。
本発明によれば、エンジン始動性能の低下を抑えつつ車体をコンパクトにできる鞍乗型車両を実現できる。
以下、本発明を、実施形態に基づいて図面を参照しつつ説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る鞍乗型車両を模式的に示す図である。図1のパート(a)は、鞍乗型車両の側面図である。図1のパート(b)は、パート(a)に示す鞍乗型車両の概略的な電気構成を示すブロック図である。
図1に示す鞍乗型車両1は、車輪3a,3bと、エンジン10と、電動補機Lと、蓄電装置4と、永久磁石式発電機20と、インバータ21とを備える。
また、鞍乗型車両1は、車体2を備えている。図1には、鞍乗型車両1の例として、リーン車両が示されている。リーン車両は、左旋回中に車両左方向に傾斜し右旋回中に車両右方向に傾斜する。
また、鞍乗型車両1は、車体2を備えている。図1には、鞍乗型車両1の例として、リーン車両が示されている。リーン車両は、左旋回中に車両左方向に傾斜し右旋回中に車両右方向に傾斜する。
鞍乗型車両1に備えられた車輪3a,3bは、前の車輪3aと後ろの車輪3bを含む。後ろの車輪3bは駆動輪である。
エンジン10は、クランク軸15を備えている。
エンジン10は、クランク軸15を介して動力を出力する。エンジン10は、車輪3bを駆動するためのトルクをクランク軸15から出力する。車輪3bは、クランク軸15からの動力を受け、鞍乗型車両1を走行させる。
エンジン10から出力される動力は、例えば、変速機及びクラッチを介して車輪3bに伝達されることができる。
エンジン10は、クランク軸15を介して動力を出力する。エンジン10は、車輪3bを駆動するためのトルクをクランク軸15から出力する。車輪3bは、クランク軸15からの動力を受け、鞍乗型車両1を走行させる。
エンジン10から出力される動力は、例えば、変速機及びクラッチを介して車輪3bに伝達されることができる。
電動補機Lは、鞍乗型車両1に搭載される電動装置である。電動補機Lは、電力の供給を受けて動作する。
電動補機Lは、例えば、エンジン10に燃焼を行なわせるよう動作するエンジン用補機である。エンジン用補機は、例えば、燃料噴射装置18及び点火装置19(図4参照)を含む。燃料噴射装置18は、エンジン10の内部に向けて若しくは当該内部において燃料を噴射する。点火装置19は、エンジン10の内部の燃料に点火する。
電動補機Lは、例えば、エンジン10に燃焼を行なわせるよう動作するエンジン用補機である。エンジン用補機は、例えば、燃料噴射装置18及び点火装置19(図4参照)を含む。燃料噴射装置18は、エンジン10の内部に向けて若しくは当該内部において燃料を噴射する。点火装置19は、エンジン10の内部の燃料に点火する。
永久磁石式発電機20は、クランク軸15の一端部に設けられる。
永久磁石式発電機20は、永久磁石を有する。より詳細には、永久磁石式発電機20は、永久磁石で構成された永久磁石部37を備えている。
永久磁石式発電機20は、エンジン10を始動するスタータを兼ねる。永久磁石式発電機20は、永久磁石式始動発電機である。永久磁石式発電機20は、クランク軸15を回転させることによりエンジン10を始動する。永久磁石式発電機20はまた、エンジン10に駆動されることにより発電する。
永久磁石式発電機20は、永久磁石を有する。より詳細には、永久磁石式発電機20は、永久磁石で構成された永久磁石部37を備えている。
永久磁石式発電機20は、エンジン10を始動するスタータを兼ねる。永久磁石式発電機20は、永久磁石式始動発電機である。永久磁石式発電機20は、クランク軸15を回転させることによりエンジン10を始動する。永久磁石式発電機20はまた、エンジン10に駆動されることにより発電する。
蓄電装置4は、電気を充電及び放電することができる装置である。蓄電装置4は、電力を蓄える。
蓄電装置4は、充電された電力を外部に出力する。蓄電装置4は、電力を永久磁石式発電機20に供給する。蓄電装置4は、エンジン10の始動時に永久磁石式発電機20に電力を供給する。また、例えばエンジン10の始動後、蓄電装置4は、永久磁石式発電機20で発電された電力によって充電される。蓄電装置4は、エンジン10を少なくとも1回始動する量の電力を充電可能な静電容量を有する。
蓄電装置4は、充電された電力を外部に出力する。蓄電装置4は、電力を永久磁石式発電機20に供給する。蓄電装置4は、エンジン10の始動時に永久磁石式発電機20に電力を供給する。また、例えばエンジン10の始動後、蓄電装置4は、永久磁石式発電機20で発電された電力によって充電される。蓄電装置4は、エンジン10を少なくとも1回始動する量の電力を充電可能な静電容量を有する。
蓄電装置4は、18V系統電圧で動作する。蓄電装置4は、18V系統電圧で充電することができる。また、充電された状態の蓄電装置4は、18V系統電圧を出力することができる。
蓄電装置4は、例えば、バッテリを有する。蓄電装置4は、例えば、常時電気的に直列接続され各々が電力を蓄える複数の蓄電部を有する。蓄電装置4は、例えば、複数のバッテリの組合わせである。蓄電装置4の構成として、例えば、バッテリとキャパシタの組合わせも採用可能である。即ち、蓄電部としては、例えば、バッテリやキャパシタが挙げられる。
蓄電装置4は、例えば、バッテリを有する。蓄電装置4は、例えば、常時電気的に直列接続され各々が電力を蓄える複数の蓄電部を有する。蓄電装置4は、例えば、複数のバッテリの組合わせである。蓄電装置4の構成として、例えば、バッテリとキャパシタの組合わせも採用可能である。即ち、蓄電部としては、例えば、バッテリやキャパシタが挙げられる。
インバータ21は、例えばエンジン10が燃焼動作している場合に、永久磁石式発電機20で発電された電力を、蓄電装置4に供給する。この場合、インバータ21は、永久磁石式発電機20で発電された電流を整流する。
また、インバータ21は、永久磁石式発電機20に電力を供給することによって、永久磁石式発電機20を回転させる。インバータ21は、永久磁石式発電機20のステータ巻線Wに流れる電流のオン・オフを制御することによって、電流を制御する。
また、インバータ21は、永久磁石式発電機20に電力を供給することによって、永久磁石式発電機20を回転させる。インバータ21は、永久磁石式発電機20のステータ巻線Wに流れる電流のオン・オフを制御することによって、電流を制御する。
インバータ21は、スイッチング部211と、制御装置60を含んでいる。制御装置60は、インバータ21と物理的に一体に設けられている。制御装置60は、インバータ21のスイッチング部211の動作を制御することによって、インバータ21から出力される電圧を制御する。制御装置60は、インバータ21のスイッチング部211の動作を制御することによって、永久磁石式発電機20と蓄電装置4との間で流れる電流を制御する。また、制御装置60は、永久磁石式発電機20の動作を制御する。制御装置60は、例えば位相制御方式又はベクトル制御によって、インバータ21から出力される電圧を制御する。
例えば、制御装置60は、スタータスイッチ6からの信号に応じて、インバータ21に、蓄電装置4から永久磁石式発電機20に電流を供給させる。これによって、蓄電装置4から永久磁石式発電機20に電力が供給され、エンジン10が始動する。エンジン10の始動後、即ち燃焼動作開始後、制御装置60は、永久磁石式発電機20からの電流を蓄電装置4に流すようインバータ21を制御する。これによって、蓄電装置4が永久磁石式発電機20の発電電力によって充電される。
また、制御装置60は、エンジン10の始動後、即ち燃焼動作開始後も、加速指示部8(図3のパート(b)参照)の操作に応じてインバータ21に、蓄電装置4の電力を永久磁石式発電機20に供給させることができる。より詳細には、制御装置60は、鞍乗型車両1の走行中、永久磁石式発電機20に蓄電装置4からの電力を供給し、永久磁石式発電機20にクランク軸15の回転を補助させる。これによって、エンジン10による鞍乗型車両1の加速が永久磁石式発電機20でアシストされる。
例えば、制御装置60は、スタータスイッチ6からの信号に応じて、インバータ21に、蓄電装置4から永久磁石式発電機20に電流を供給させる。これによって、蓄電装置4から永久磁石式発電機20に電力が供給され、エンジン10が始動する。エンジン10の始動後、即ち燃焼動作開始後、制御装置60は、永久磁石式発電機20からの電流を蓄電装置4に流すようインバータ21を制御する。これによって、蓄電装置4が永久磁石式発電機20の発電電力によって充電される。
また、制御装置60は、エンジン10の始動後、即ち燃焼動作開始後も、加速指示部8(図3のパート(b)参照)の操作に応じてインバータ21に、蓄電装置4の電力を永久磁石式発電機20に供給させることができる。より詳細には、制御装置60は、鞍乗型車両1の走行中、永久磁石式発電機20に蓄電装置4からの電力を供給し、永久磁石式発電機20にクランク軸15の回転を補助させる。これによって、エンジン10による鞍乗型車両1の加速が永久磁石式発電機20でアシストされる。
制御装置60は、エンジン10への燃料の供給及び燃焼を制御するエンジン制御部の機能も有する。制御装置60は、エンジン用補機として機能する電動補機Lの動作を制御することによって、エンジン10の燃焼を制御する。
制御装置60は、図示しない中央処理装置及びメモリを備えている。制御装置60は、メモリに記憶されたプログラムを実行することによって、エンジン10の燃焼を制御する。
制御装置60は、蓄電装置4の電力で動作する。より詳細には、制御装置60は、蓄電装置4の電圧から、制御装置60に適用できるする ようダウンコンバートされた動作電圧で動作する。ダウンコンバータは、例えばインバータ21に設けられている。例えば蓄電装置4がバッテリとキャパシタを有する場合、制御装置60は、バッテリの電圧からダウンコンバートされた動作電圧で動作してもよい。
制御装置60は、図示しない中央処理装置及びメモリを備えている。制御装置60は、メモリに記憶されたプログラムを実行することによって、エンジン10の燃焼を制御する。
制御装置60は、蓄電装置4の電力で動作する。より詳細には、制御装置60は、蓄電装置4の電圧から、制御装置60に適用できるする ようダウンコンバートされた動作電圧で動作する。ダウンコンバータは、例えばインバータ21に設けられている。例えば蓄電装置4がバッテリとキャパシタを有する場合、制御装置60は、バッテリの電圧からダウンコンバートされた動作電圧で動作してもよい。
図2は、図1に示すインバータ21の入出力電圧を示すグラフである。
図2に示すグラフの横軸は、クランク軸15の回転速度を示す。グラフの横軸は、インバータ21が蓄電装置4及び電動補機Lに出力する電圧、及び、永久磁石式発電機20がインバータ21に供給する電圧を示す。図2のグラフには、従来の12Vの電圧のレベルも示されている。
永久磁石式発電機20が発電する場合、インバータ21は、図2の「発電領域」に示すように、蓄電装置4に18V系統電圧を印加して蓄電装置4を充電しながら、18V系統電圧を電動補機Lに印加して電動補機を動作させる。
18V系統電圧は、18Vを含む範囲の電圧である。18V系統電圧は、15V以上19V未満の電圧である。従って、18V系統電圧は、従来の鞍乗型車両で用いられる6V系統電圧又は12V系統電圧のいずれとも異なる。18V系統電圧は、一部の鞍乗型車両で用いられる24V系統電圧とも異なる。
図2に示すグラフの横軸は、クランク軸15の回転速度を示す。グラフの横軸は、インバータ21が蓄電装置4及び電動補機Lに出力する電圧、及び、永久磁石式発電機20がインバータ21に供給する電圧を示す。図2のグラフには、従来の12Vの電圧のレベルも示されている。
永久磁石式発電機20が発電する場合、インバータ21は、図2の「発電領域」に示すように、蓄電装置4に18V系統電圧を印加して蓄電装置4を充電しながら、18V系統電圧を電動補機Lに印加して電動補機を動作させる。
18V系統電圧は、18Vを含む範囲の電圧である。18V系統電圧は、15V以上19V未満の電圧である。従って、18V系統電圧は、従来の鞍乗型車両で用いられる6V系統電圧又は12V系統電圧のいずれとも異なる。18V系統電圧は、一部の鞍乗型車両で用いられる24V系統電圧とも異なる。
また、インバータ21は、エンジン10の始動の場合に、図2の「始動領域」に示すように、蓄電装置4から18V系統電圧の供給を受ける。永久磁石式発電機20は、18V系統電圧によって駆動される。より詳細には、インバータ21は、永久磁石式発電機20に、18V系統電圧に基づく電圧波形を供給する。例えば、永久磁石式発電機20は、インバータ21のスイッチング部211でPWM変調された18Vの振幅を有する電圧波形を受ける。
蓄電装置4を充電する18V系統電圧は、12Vよりも高い。このため、蓄電装置4として、18V系統電圧に対応する蓄電装置4を採用することができる。
例えば鞍乗型車両1の加速中のようにクランク軸15の回転速度が増大する場合、インバータ21が出力電圧を目標範囲に制御できなくなる上限回転速度を超えると、インバータ21は、スイッチング部211の動作を停止する。例えば、インバータ21は、蓄電装置4及びスイッチング部211自体に掛かる電圧が過剰に上昇しないように、スイッチング部211を制御する。例えば、インバータ21は、永久磁石式発電機20のステータ巻線Wを短絡するようにスイッチング部211を制御する。これによって、永久磁石式発電機20で発電された電力がステータ巻線Wで熱として消費される。
例えば鞍乗型車両1の加速中のようにクランク軸15の回転速度が増大する場合、インバータ21が出力電圧を目標範囲に制御できなくなる上限回転速度を超えると、インバータ21は、スイッチング部211の動作を停止する。例えば、インバータ21は、蓄電装置4及びスイッチング部211自体に掛かる電圧が過剰に上昇しないように、スイッチング部211を制御する。例えば、インバータ21は、永久磁石式発電機20のステータ巻線Wを短絡するようにスイッチング部211を制御する。これによって、永久磁石式発電機20で発電された電力がステータ巻線Wで熱として消費される。
本実施形態の蓄電装置4は18V系統電圧に対応するので、従来の12V系統電圧の場合と比べてより高い回転速度N1まで蓄電装置4が充電され得る。即ち、蓄電装置4を充電することができるクランク軸15の上限回転速度を、従来一般に採用されている12V系統電圧の場合と比べて高い値に設定することができる。つまり、充電をせずに無駄に消費される電力量を抑えることができる。
また、エンジン10の始動の場合に、永久磁石式発電機20が、従来一般に採用されている12Vよりも大きい18V系統電圧で駆動されることができる。従って、永久磁石式発電機20は、12Vの場合と比べて大きいトルクを出力できる。従って、永久磁石式発電機20の性能の低下が抑えられる。
また、電動補機Lが18V系統電圧で動作するので、電動補機Lの能力低下が抑えられる。電動補機Lの一例である燃料噴射装置18(図4参照)は、内蔵されたソレノイドの動作によって噴射又は噴射停止が制御される。供給される電圧が高いほど、内蔵のソレノイドに作用する磁力が増大する。このため、噴射が制御しやすい。
また、電動補機Lの一例である点火装置19(図4参照)は、供給される電圧を所定の比で昇圧することにより電気火花を発生する。供給される電圧が高いほど、電気火花を発生させやすい。
12Vの公称動作電圧を有する電動補機Lの多くは、絶縁性能に起因して24V及びその変動余裕を加えた電圧で動作することが困難である。しかし、12Vの公称動作電圧を有する電動補機Lの多くは、18V系統電圧で動作可能である。
また、電動補機Lの一例である点火装置19(図4参照)は、供給される電圧を所定の比で昇圧することにより電気火花を発生する。供給される電圧が高いほど、電気火花を発生させやすい。
12Vの公称動作電圧を有する電動補機Lの多くは、絶縁性能に起因して24V及びその変動余裕を加えた電圧で動作することが困難である。しかし、12Vの公称動作電圧を有する電動補機Lの多くは、18V系統電圧で動作可能である。
鞍乗型車両1では、12V系統電圧に対応する蓄電装置の設置を省略できる。即ち、永久磁石式発電機20の性能、及び電動補機Lの性能に合わせて異なる電圧に対応する複数の蓄電装置を搭載する必要がない。このため、鞍乗型車両1の車体をコンパクトにすることができる。
このように、鞍乗型車両1によれば、電動補機Lの能力低下を抑えつつ車体をコンパクトにできる。
[適用例]
続いて、図3を参照して、実施形態の適用例を説明する。
続いて、図3を参照して、実施形態の適用例を説明する。
図3は、図1に示す実施形態の適用例である鞍乗型車両1及び電気系統を模式的に示す図である。図3のパート(a)は、鞍乗型車両1の平面図である。図3のパート(b)は、鞍乗型車両1の側面図である。図3のパート(c)は、鞍乗型車両1の電気系統の接続を模式的に示す実体配線図である。
図3以降に示す適用例において、図1に示す実施形態に対応する要素は、図1と同じ符号を付して説明を行う。
図3以降に示す適用例において、図1に示す実施形態に対応する要素は、図1と同じ符号を付して説明を行う。
図3に示す鞍乗型車両1は、車体2を備えている。車体2には、運転者が着座するためのシート2aが備えられている。運転者は、シート2aに跨がるようにして着座する。図3には、鞍乗型車両1の一例として自動二輪車が示されている。
鞍乗型車両1は、前の車輪3aと後ろの車輪3bを備えている。鞍乗型車両1の車輪3a,3bのトレッド面は、路面と接触しない状態で円弧状の断面形状を有する。
エンジン10は、エンジンユニットEUを構成する。即ち、鞍乗型車両1は、エンジンユニットEUを備えている。
エンジンユニットEUは、エンジン10と、永久磁石式発電機20とを含む。
エンジン10は、クランク軸15を介して動力を出力する。エンジン10は、車輪3bを駆動するためのトルクをクランク軸15から出力する。車輪3bは、クランク軸15からの動力を受け、鞍乗型車両1を走行させる。エンジン10は、例えば100mL以上の排気量を有する。エンジン10は、例えば、400mL未満の排気量を有する。
また、鞍乗型車両1は、変速機CVT及びクラッチCLを備えている。エンジン10から出力される動力は、変速機CVT及びクラッチCLを介して車輪3bに伝達される。
エンジンユニットEUは、エンジン10と、永久磁石式発電機20とを含む。
エンジン10は、クランク軸15を介して動力を出力する。エンジン10は、車輪3bを駆動するためのトルクをクランク軸15から出力する。車輪3bは、クランク軸15からの動力を受け、鞍乗型車両1を走行させる。エンジン10は、例えば100mL以上の排気量を有する。エンジン10は、例えば、400mL未満の排気量を有する。
また、鞍乗型車両1は、変速機CVT及びクラッチCLを備えている。エンジン10から出力される動力は、変速機CVT及びクラッチCLを介して車輪3bに伝達される。
永久磁石式発電機20は、エンジン10に駆動されて発電する。図3に示す永久磁石式発電機20は、磁石式始動発電機である。
永久磁石式発電機20は、ロータ30及びステータ40(図4参照)を有する。ロータ30は、永久磁石で構成された永久磁石部37を備えている。ロータ30は、クランク軸15から出力される動力で回転する。ステータ40は、ロータ30と対向するように配置されている。
永久磁石式発電機20は、ロータ30及びステータ40(図4参照)を有する。ロータ30は、永久磁石で構成された永久磁石部37を備えている。ロータ30は、クランク軸15から出力される動力で回転する。ステータ40は、ロータ30と対向するように配置されている。
蓄電装置4は、充電及び放電することができる装置である。蓄電装置4は、充電された電力を外部に出力する。蓄電装置4は、電力を永久磁石式発電機20及び電動補機Lに供給する。蓄電装置4は、エンジン10の始動時に永久磁石式発電機20に電力を供給する。また、蓄電装置4は、永久磁石式発電機20で発電された電力によって充電される。
鞍乗型車両1は、インバータ21を備えている。インバータ21は、永久磁石式発電機20と蓄電装置4との間を流れる電流を制御する複数のスイッチング部211を備えている。
永久磁石式発電機20は、蓄電装置4の電力によってクランク軸15を回転させる。これによって永久磁石式発電機20はエンジン10を始動する。
鞍乗型車両1は、メインスイッチ5を備えている。メインスイッチ5は、操作に応じて鞍乗型車両1に備えられた電動補機L(図3のパート(c)参照)に電力を供給するためのスイッチである。電動補機Lは、永久磁石式発電機20を除いて、電力を消費しながら動作する装置を包括的に表したものである。電動補機Lは、例えば、前照灯9、燃料噴射装置18、及び点火装置19を含む。
鞍乗型車両1は、スタータスイッチ6を備えている。スタータスイッチ6は、操作に応じてエンジン10を始動するためのスイッチである。鞍乗型車両1は、メインリレー75を備えている。メインリレー75は、メインスイッチ5からの信号に応じて、電動補機Lを含む回路を開閉する。
鞍乗型車両1は、加速指示部8を備えている。加速指示部8は、操作に応じて鞍乗型車両1の加速を指示するための操作子である。加速指示部8は、詳細には、アクセルグリップである。
鞍乗型車両1は、スタータスイッチ6を備えている。スタータスイッチ6は、操作に応じてエンジン10を始動するためのスイッチである。鞍乗型車両1は、メインリレー75を備えている。メインリレー75は、メインスイッチ5からの信号に応じて、電動補機Lを含む回路を開閉する。
鞍乗型車両1は、加速指示部8を備えている。加速指示部8は、操作に応じて鞍乗型車両1の加速を指示するための操作子である。加速指示部8は、詳細には、アクセルグリップである。
蓄電装置4は、例えば、12Vで動作するバッテリと、このバッテリに直列接続されたキャパシタとを有する。バッテリは、例えば鉛バッテリである。キャパシタは、例えば電気二重層キャパシタ(Electric Double Layer Capacitor, EDLC)である。
また、蓄電装置4は、キャパシタの電圧が6Vを超えると蓄電装置4に入力される電流を、キャパシタではなくバッテリに供給する回路を有する。
また、蓄電装置4は、キャパシタの電圧が6Vを超えると蓄電装置4に入力される電流を、キャパシタではなくバッテリに供給する回路を有する。
図3に示す構成で、蓄電装置4は、エンジン10の始動時に永久磁石式発電機20に電力を供給する。永久磁石式発電機20が、18V系統電圧で駆動されることができる。従って、永久磁石式発電機20は、例えば12Vの場合と比べて大きいトルクを出力できる。
図3のパート(c)に示すように、永久磁石式発電機20、蓄電装置4、メインリレー75、インバータ21、及び電動補機Lは、配線Jで電気的に接続されている。符号の見やすさのため、配線の符号(J)は、図3のパート(c)に示す配線の一部に付している。
配線Jは、例えばリード線で構成される。配線Jは、繋ぎ合わされた複数のリード線で構成される場合もある。また、配線Jは、リード線を中継するコネクタ、ヒューズ、及び接続端子を含む場合もある。コネクタ、ヒューズ、及び接続端子の図示は省略する。また、図3のパート(c)の実体配線図では、正極領域の接続が示されている。負極領域即ちグランド領域は、車体2を介して電気的に接続されている。より詳細には、負極領域は、車体2の図示しない金属製フレームを介して電気的に接続されている。車体2を介した各装置の電気的な接続の距離は、通常、リード線等による正極領域の接続と同等であるか、より短い。そこで、図3のパート(c)において、車体2による負極領域の接続の図示を省略し、主として、正極領域の配線について説明する。
図3に示す配線Jは、車両に設けられた他の配線と組み合わされて図示しないワイヤハーネスを構成する。図3のパート(c)では、図に示された装置を電気的に接続する配線Jのみを示す。
図3のパート(c)には、各装置間の配線Jの接続関係、及び配線Jの距離が概略的に示されている。
配線Jは、例えばリード線で構成される。配線Jは、繋ぎ合わされた複数のリード線で構成される場合もある。また、配線Jは、リード線を中継するコネクタ、ヒューズ、及び接続端子を含む場合もある。コネクタ、ヒューズ、及び接続端子の図示は省略する。また、図3のパート(c)の実体配線図では、正極領域の接続が示されている。負極領域即ちグランド領域は、車体2を介して電気的に接続されている。より詳細には、負極領域は、車体2の図示しない金属製フレームを介して電気的に接続されている。車体2を介した各装置の電気的な接続の距離は、通常、リード線等による正極領域の接続と同等であるか、より短い。そこで、図3のパート(c)において、車体2による負極領域の接続の図示を省略し、主として、正極領域の配線について説明する。
図3に示す配線Jは、車両に設けられた他の配線と組み合わされて図示しないワイヤハーネスを構成する。図3のパート(c)では、図に示された装置を電気的に接続する配線Jのみを示す。
図3のパート(c)には、各装置間の配線Jの接続関係、及び配線Jの距離が概略的に示されている。
[エンジンユニット]
図4は、図3に示すエンジンユニットEUの概略構成を模式的に示す部分断面図である。
図4は、図3に示すエンジンユニットEUの概略構成を模式的に示す部分断面図である。
エンジンユニットEUは、エンジン10を備えている。エンジン10は、クランクケース11と、シリンダ12と、ピストン13と、コネクティングロッド14と、クランク軸15とを備えている。ピストン13は、シリンダ12内に往復動可能に設けられている。
クランク軸15は、クランクケース11内に回転可能に設けられている。クランク軸15は、コネクティングロッド14を介して、ピストン13と連結されている。シリンダ12の上部には、シリンダヘッド16が取り付けられている。シリンダ12とシリンダヘッド16とピストン13とによって、燃焼室が形成される。クランク軸15は、クランクケース11に、回転自在な態様で支持されている。クランク軸15の一端部15aには、永久磁石式発電機20が取り付けられている。クランク軸15の他端部15bには、変速機CVTが取り付けられている。変速機CVTは、入力の回転速度に対する出力の回転速度の比である変速比を変更することができる。変速機CVTは、クランク軸15の回転速度に対する、車輪の回転速度に対応する変速比を変更することができる。
クランク軸15は、クランクケース11内に回転可能に設けられている。クランク軸15は、コネクティングロッド14を介して、ピストン13と連結されている。シリンダ12の上部には、シリンダヘッド16が取り付けられている。シリンダ12とシリンダヘッド16とピストン13とによって、燃焼室が形成される。クランク軸15は、クランクケース11に、回転自在な態様で支持されている。クランク軸15の一端部15aには、永久磁石式発電機20が取り付けられている。クランク軸15の他端部15bには、変速機CVTが取り付けられている。変速機CVTは、入力の回転速度に対する出力の回転速度の比である変速比を変更することができる。変速機CVTは、クランク軸15の回転速度に対する、車輪の回転速度に対応する変速比を変更することができる。
エンジンユニットEUには、燃料噴射装置18が備えられている。燃料噴射装置18は、燃料を噴射することによって、燃焼室に燃料を供給する。吸気通路Ipを通って流れる空気に対し、燃料噴射装置18が燃料を噴射する。空気と燃料の混合気が、エンジン10の燃焼室に供給される。
また、エンジンユニットEUには、点火装置19が設けられている。点火装置19は、点火プラグ19a及び点火電圧生成回路19bを有する。点火プラグ19aは、エンジン10に設けられている。点火プラグ19aは、点火電圧生成回路19bと電気的に接続される。
燃料噴射装置18及び点火装置19は、図1に示す電動補機Lの一例である。燃料噴射装置18及び点火装置19は、エンジン用補機の一例である。燃料噴射装置18及び点火装置19は、18V系統電圧で動作する。
燃料噴射装置18及び点火装置19は、従来知られたエンジンに取付けられている部品である。燃料噴射装置18及び点火装置19は、12Vで動作する。燃料噴射装置18及び点火装置19の最大動作電圧即ち最大定格電圧は、公称動作電圧である12Vに対し60%よりも大きな電圧余裕を有している。即ち、12Vの基本動作電圧で動作する燃料噴射装置18及び点火装置19は、15V以上19V未満で動作することができる。燃料噴射装置18及び点火装置19は、24Vで動作することはできない。即ち、燃料噴射装置18及び点火装置19の公称動作電圧に対する最大動作電圧までの余裕は、12Vに対し、100%未満である。
また、エンジンユニットEUには、点火装置19が設けられている。点火装置19は、点火プラグ19a及び点火電圧生成回路19bを有する。点火プラグ19aは、エンジン10に設けられている。点火プラグ19aは、点火電圧生成回路19bと電気的に接続される。
燃料噴射装置18及び点火装置19は、図1に示す電動補機Lの一例である。燃料噴射装置18及び点火装置19は、エンジン用補機の一例である。燃料噴射装置18及び点火装置19は、18V系統電圧で動作する。
燃料噴射装置18及び点火装置19は、従来知られたエンジンに取付けられている部品である。燃料噴射装置18及び点火装置19は、12Vで動作する。燃料噴射装置18及び点火装置19の最大動作電圧即ち最大定格電圧は、公称動作電圧である12Vに対し60%よりも大きな電圧余裕を有している。即ち、12Vの基本動作電圧で動作する燃料噴射装置18及び点火装置19は、15V以上19V未満で動作することができる。燃料噴射装置18及び点火装置19は、24Vで動作することはできない。即ち、燃料噴射装置18及び点火装置19の公称動作電圧に対する最大動作電圧までの余裕は、12Vに対し、100%未満である。
エンジン10は、内燃機関である。エンジン10は、燃料の供給を受ける。エンジン10は、混合気を燃焼する燃焼動作によって動力を出力する。即ち、ピストン13が、燃焼室に供給された燃料を含む混合気の燃焼によって往復動する。ピストン13の往復動に連動してクランク軸15が回転する。動力は、クランク軸15を介してエンジン10の外部に出力される。
燃料噴射装置18は、供給燃料の量を調整することによって、エンジン10から出力される動力を調節する。燃料噴射装置18は、制御装置60によって制御される。燃料噴射装置18は、エンジン10に供給される空気の量に基づいた量の燃料を供給するよう制御される。点火装置19は、燃料と空気が混合されたガスに点火する。燃料噴射装置18及び点火装置19は、エンジン10に燃焼を行なわせるよう動作するエンジン用補機である。
エンジン10は、クランク軸15を介して動力を出力する。クランク軸15の動力は、変速機CVT及びクラッチCL(図3のパート(b)参照)を介して、車輪3bに伝達される。
燃料噴射装置18は、供給燃料の量を調整することによって、エンジン10から出力される動力を調節する。燃料噴射装置18は、制御装置60によって制御される。燃料噴射装置18は、エンジン10に供給される空気の量に基づいた量の燃料を供給するよう制御される。点火装置19は、燃料と空気が混合されたガスに点火する。燃料噴射装置18及び点火装置19は、エンジン10に燃焼を行なわせるよう動作するエンジン用補機である。
エンジン10は、クランク軸15を介して動力を出力する。クランク軸15の動力は、変速機CVT及びクラッチCL(図3のパート(b)参照)を介して、車輪3bに伝達される。
クランクケース11は、オイルで内部が潤滑されるように構成されている。永久磁石式発電機20は、オイルと接触する位置に設けられている。
エンジン10は、4ストロークの間に、クランク軸15を回転させる負荷が大きい高負荷領域と、クランク軸15を回転させる負荷が高負荷領域の負荷より小さい低負荷領域とを有する。高負荷領域とは、エンジン10の1燃焼サイクルにおいて、負荷トルクが1燃焼サイクルにおける負荷トルクの平均値よりも高い領域をいう。また、低負荷領域とは、エンジン10の1燃焼サイクルにおいて、負荷トルクが1燃焼サイクルにおける負荷トルクの平均値よりも低い領域をいう。クランク軸15の回転角度を基準として見ると、低負荷領域は高負荷領域よりも広い。より詳細には、エンジン10は、吸気行程、圧縮行程、膨張行程、及び排気行程の4行程を繰返しながら正回転する。圧縮行程は、高負荷領域との重なりを有する。エンジン10は、単気筒エンジンである。
図5は、図4に示す永久磁石式発電機20の回転軸線に垂直な断面を示す断面図である。
図4及び図5を参照して永久磁石式発電機20を説明する。
図4及び図5を参照して永久磁石式発電機20を説明する。
永久磁石式発電機20は、ロータ30と、ステータ40とを有する。本適用例の永久磁石式発電機20は、ラジアルギャップ型である。永久磁石式発電機20は、アウタロータ型である。即ち、ロータ30はアウタロータである。ステータ40はインナーステータである。
ロータ30は、ロータ本体部31を有する。ロータ本体部31は、例えば強磁性材料からなる。ロータ本体部31は、有底筒状を有する。ロータ本体部31は、筒状ボス部32と、円板状の底壁部33と、筒状のバックヨーク部34とを有する。底壁部33及びバックヨーク部34は一体的に形成されている。なお、底壁部33とバックヨーク部34とは別体に構成されていてもよい。底壁部33及びバックヨーク部34は筒状ボス部32を介してクランク軸15に固定されている。ロータ30には、電流が供給される巻線が設けられていない。
ロータ30は、ロータ本体部31を有する。ロータ本体部31は、例えば強磁性材料からなる。ロータ本体部31は、有底筒状を有する。ロータ本体部31は、筒状ボス部32と、円板状の底壁部33と、筒状のバックヨーク部34とを有する。底壁部33及びバックヨーク部34は一体的に形成されている。なお、底壁部33とバックヨーク部34とは別体に構成されていてもよい。底壁部33及びバックヨーク部34は筒状ボス部32を介してクランク軸15に固定されている。ロータ30には、電流が供給される巻線が設けられていない。
ロータ30は、永久磁石部37を有する。ロータ30は、複数の磁極部37aを有する。複数の磁極部37aは永久磁石部37により形成されている。複数の磁極部37aは、バックヨーク部34の内周面に、設けられている。本適用例において、永久磁石部37は、複数の永久磁石を有する。即ち、ロータ30は、複数の永久磁石を有する。複数の磁極部37aは、複数の永久磁石のそれぞれに設けられている。
なお、永久磁石部37は、1つの環状の永久磁石によって形成されることも可能である。この場合、1つの永久磁石は、複数の磁極部37aが内周面に並ぶように着磁される。
なお、永久磁石部37は、1つの環状の永久磁石によって形成されることも可能である。この場合、1つの永久磁石は、複数の磁極部37aが内周面に並ぶように着磁される。
複数の磁極部37aは、永久磁石式発電機20の周方向にN極とS極とが交互に配置されるように設けられている。本適用例では、ステータ40と対向するロータ30の磁極数が24個である。ロータ30の磁極数とは、ステータ40と対向する磁極数をいう。磁極部37aとステータ40との間には磁性体が設けられていない。
磁極部37aは、永久磁石式発電機20の径方向におけるステータ40よりも外方に設けられている。バックヨーク部34は、径方向における磁極部37aよりも外方に設けられている。永久磁石式発電機20は、歯部45の数よりも多い磁極部37aを有している。
なお、ロータ30は、磁極部37aが磁性材料に埋め込まれた埋込磁石型(IPM型)であってもよいが、本適用例のように、磁極部37aが磁性材料から露出した表面磁石型(SPM型)であることが好ましい。
磁極部37aは、永久磁石式発電機20の径方向におけるステータ40よりも外方に設けられている。バックヨーク部34は、径方向における磁極部37aよりも外方に設けられている。永久磁石式発電機20は、歯部45の数よりも多い磁極部37aを有している。
なお、ロータ30は、磁極部37aが磁性材料に埋め込まれた埋込磁石型(IPM型)であってもよいが、本適用例のように、磁極部37aが磁性材料から露出した表面磁石型(SPM型)であることが好ましい。
ステータ40は、ステータコアSTと複数のステータ巻線Wとを有する。ステータコアSTは、周方向に間隔を空けて設けられた複数の歯部(ティース)45を有する。複数の歯部45は、ステータコアSTから径方向外方に向かって一体的に延びている。本適用例においては、合計18個の歯部45が周方向に間隔を空けて設けられている。換言すると、ステータコアSTは、周方向に間隔を空けて形成された合計18個のスロットSLを有する。歯部45は周方向に等間隔で配置されている。
ロータ30は、歯部45の数より多い数の磁極部37aを有する。磁極部の数は、スロット数の4/3である。
各歯部45の周囲には、ステータ巻線Wが巻回している。つまり、複数相のステータ巻線Wは、スロットSLを通るように設けられている。図5には、ステータ巻線Wが、スロットSLの中にある状態が示されている。
永久磁石式発電機20は、三相発電機である。ステータ巻線Wのそれぞれは、U相、V相、W相の何れかに属する。ステータ巻線Wは、例えば、U相、V相、W相の順に並ぶように配置される。
鞍乗型車両1が走行中にエンジン10が動作状態している場合、永久磁石式発電機20で発電される電力によって、蓄電装置4が充電される。蓄電装置4が満充電になると、永久磁石式発電機20で発電される電力は、充電に用いられることなく例えば巻線の短絡によって熱として消費される。また、インバータ21から蓄電装置4に出力される電圧が18V系統電圧の上限である19V以下に抑えられない程度にクランク軸15の回転速度が大きくなる場合、インバータ21は、永久磁石式発電機20のステータ巻線Wを短絡するようにスイッチング部211を制御する。蓄電装置4を充電することができるクランク軸15の上限回転速度は、例えば12V系統電圧の場合と比べて高い値に設定することができる。
発電機が発電する場合、ステータ巻線Wを流れる電流は、ステータ巻線W自体に生じるインピーダンスの影響を受ける。インピーダンスはステータ巻線Wを流れる電流を妨げる要素である。インピーダンスは、回転速度ωとインダクタンスの積を含む。ここで、回転速度ωは、実際には、単位時間に歯部近傍を通過する磁極部の数に相当する。即ち、回転速度ωは、発電機に おける歯部の数に対する磁極部の数の比と、ロータの回転速度とに比例する。
発電機が発電する場合、ステータ巻線Wを流れる電流は、ステータ巻線W自体に生じるインピーダンスの影響を受ける。インピーダンスはステータ巻線Wを流れる電流を妨げる要素である。インピーダンスは、回転速度ωとインダクタンスの積を含む。ここで、回転速度ωは、実際には、単位時間に歯部近傍を通過する磁極部の数に相当する。即ち、回転速度ωは、発電機に おける歯部の数に対する磁極部の数の比と、ロータの回転速度とに比例する。
図5に示す永久磁石式発電機20は、歯部45の数より多い数の磁極部37aを有する。即ち、永久磁石式発電機20は、スロットSLの数より多い数の磁極部37aを有する。このため、ステータ巻線Wが大きなインピーダンスを有する。従って、蓄電装置4に掛かる電圧が、例えば歯部の数より少ない数の磁極部を有する場合と比べ、減少する。このため、クランク軸15の上限回転速度は、例えば12V系統電圧の場合と比べて高い値に設定することができる。このため、永久磁石式発電機20において始動時のトルクを増大するため、電気抵抗の小さい太い巻線を採用することができる。
また、永久磁石式発電機20では、ステータ巻線Wの温度が潤滑オイルの温度よりも高くならない又は高くなり難いため、永久磁石式発電機20が潤滑オイルと接触するように配置されても、潤滑オイルの蒸発を抑制できる。従って、潤滑オイルの冷却機構の大型化を抑制乃至回避できる。
上述した蓄電装置4は、例えば1つのバッテリで構成されていてもよい。例えば、蓄電装置4は、例えば18Vの公称電圧を有する1つのバッテリで構成されてもよい。但し、蓄電装置4は、複数の蓄電部によって構成されてもよい。
図6は、図1に示す蓄電装置4のバリエーションの例を示す図である。
図6の(A)に示す例の蓄電装置4は、第1蓄電部41としてのバッテリと、第2蓄電部42としてのバッテリとを備える。蓄電装置4には、電流維持回路43が設けられている。
第1蓄電部41は、電力を蓄えるバッテリである。第1蓄電部41は、12V以上の最大定格電圧を有する。例えば、第1蓄電部41は、12Vの公称電圧を有するバッテリである。例えば、第1蓄電部41は、鉛バッテリである。第1蓄電部41は、エンジン10を少なくとも1回始動する量の電力を充電可能な容量を有する。
第2蓄電部42は、第1蓄電部41と常時直列接続される。第2蓄電部42は、第1蓄電部41の最大充電レートの2倍よりも大きい最大充電レートを有する。例えば、第2蓄電部42は、電力を蓄えるバッテリである。第2蓄電部42は、エンジン10を少なくとも1回始動する量の電力を充電可能な容量を有する。
電流維持回路43は、蓄電装置4が充電される間、第2蓄電部42に掛かる電圧が第2蓄電部42に設定された上限電圧を超えないように第1蓄電部41へ充電電流が流れる状態を維持する。ここでいう「蓄電装置4が充電される間」とは、少なくとも第1蓄電部41が充電される間を指す。電流維持回路43は、第2蓄電部42を電気的に切断することなく、第1蓄電部へ充電電流が流れる状態を維持する。
例えば、第2蓄電部42としてのバッテリの最大充電レートは、第1蓄電部41としてのバッテリの最大充電レートの2倍よりも大きい。第2蓄電部42としてのバッテリの最大定格電圧は、第1蓄電部41としてのバッテリの最大定格電圧よりも小さい。第2蓄電部42としてのバッテリの公称電圧は、第1蓄電部41としてのバッテリの公称電圧よりも小さい。
蓄電装置4として、電流維持回路43を備えない構成も採用可能である。例えば、蓄電装置4が1つのバッテリで構成されている場合、電流維持回路43は不要である。
第1蓄電部41は、電力を蓄えるバッテリである。第1蓄電部41は、12V以上の最大定格電圧を有する。例えば、第1蓄電部41は、12Vの公称電圧を有するバッテリである。例えば、第1蓄電部41は、鉛バッテリである。第1蓄電部41は、エンジン10を少なくとも1回始動する量の電力を充電可能な容量を有する。
第2蓄電部42は、第1蓄電部41と常時直列接続される。第2蓄電部42は、第1蓄電部41の最大充電レートの2倍よりも大きい最大充電レートを有する。例えば、第2蓄電部42は、電力を蓄えるバッテリである。第2蓄電部42は、エンジン10を少なくとも1回始動する量の電力を充電可能な容量を有する。
電流維持回路43は、蓄電装置4が充電される間、第2蓄電部42に掛かる電圧が第2蓄電部42に設定された上限電圧を超えないように第1蓄電部41へ充電電流が流れる状態を維持する。ここでいう「蓄電装置4が充電される間」とは、少なくとも第1蓄電部41が充電される間を指す。電流維持回路43は、第2蓄電部42を電気的に切断することなく、第1蓄電部へ充電電流が流れる状態を維持する。
例えば、第2蓄電部42としてのバッテリの最大充電レートは、第1蓄電部41としてのバッテリの最大充電レートの2倍よりも大きい。第2蓄電部42としてのバッテリの最大定格電圧は、第1蓄電部41としてのバッテリの最大定格電圧よりも小さい。第2蓄電部42としてのバッテリの公称電圧は、第1蓄電部41としてのバッテリの公称電圧よりも小さい。
蓄電装置4として、電流維持回路43を備えない構成も採用可能である。例えば、蓄電装置4が1つのバッテリで構成されている場合、電流維持回路43は不要である。
第1蓄電部41としてのバッテリの公称電圧は、例えば12Vである。第2蓄電部42としてのバッテリの公称電圧は、例えば6Vである。但し、具体的な電圧の組合せは特に限られず、例えば8Vと6Vの組合せ、例えば10Vと8Vの組合せ、又は、11Vと8Vの組合せでもよい。
図6の(B)に示す例の蓄電装置4は、第1蓄電部41としてのバッテリと、第2蓄電部42としての1個のキャパシタとを備える。蓄電装置4には、電流維持回路43が設けられている。第2蓄電部42としての1個のキャパシタに掛かる最大電圧は、電流維持回路43に設定される上限電圧である。電流維持回路43の上限電圧は、キャパシタの耐圧及び蓄電装置4の最大定格電圧に応じて設定される。電流維持回路43に設定される上限電圧は、例えば6Vである。但し、上限電圧は、特に限られず8V又は10Vでもよい。
図6の(C)に示す例の蓄電装置4は、第1蓄電部41としてのバッテリと、第2蓄電部42としての2個のキャパシタとを備える。これによって、電流維持回路43の上限電圧として、1つのキャパシタの耐圧よりも大きな電圧を設定することができる。また、第2蓄電部42が1つのキャパシタの耐圧よりも大きな電圧を入力及び出力することができる。
図6の(D)に示す例の蓄電装置4は、第1蓄電部41としてのバッテリと、第2蓄電部42としての3個のキャパシタを備える。これによって、電流維持回路43の上限電圧として、1つのキャパシタの耐圧の2倍よりも大きな電圧を設定することができる。また、第2蓄電部42が1つのキャパシタの耐圧の2倍よりも大きな電圧を入力及び出力することができる。
図6の(E)に示す例の蓄電装置4は、図6の(B)に示す例に対し、さらに並列キャパシタ部44を備える。並列キャパシタ部44は、第1蓄電部41と並列に接続されている。並列キャパシタ部44は、1個のキャパシタを備える。この構成は、1個のキャパシタの耐圧が第1蓄電部41としてのバッテリよりも大きい場合に好適である。
キャパシタは、一般的に、同じ電力を放電するバッテリよりも短い期間で電力を供給することができる。キャパシタの内部抵抗は、一般的にバッテリの内部抵抗よりも小さい。また、キャパシタは、電圧に実質的に比例した電力(電荷)を蓄電する。キャパシタは、一般的に電圧に比例する電力を放電することができる。
従って、例えばエンジン始動によって第1蓄電部41と並列キャパシタ部44の電力が消費された後、第1蓄電部41から並列キャパシタ部44に電圧が供給され得る。即ち並列キャパシタ部44が、第1蓄電部41の電力で充電できる。次のエンジン始動で、第1蓄電部41が、始動に求められる電力を単独で供給できない状況でも、並列キャパシタ部44が、始動に求められる電力を供給できる可能性が高い。
キャパシタは、一般的に、同じ電力を放電するバッテリよりも短い期間で電力を供給することができる。キャパシタの内部抵抗は、一般的にバッテリの内部抵抗よりも小さい。また、キャパシタは、電圧に実質的に比例した電力(電荷)を蓄電する。キャパシタは、一般的に電圧に比例する電力を放電することができる。
従って、例えばエンジン始動によって第1蓄電部41と並列キャパシタ部44の電力が消費された後、第1蓄電部41から並列キャパシタ部44に電圧が供給され得る。即ち並列キャパシタ部44が、第1蓄電部41の電力で充電できる。次のエンジン始動で、第1蓄電部41が、始動に求められる電力を単独で供給できない状況でも、並列キャパシタ部44が、始動に求められる電力を供給できる可能性が高い。
図6の(F)に示す例の蓄電装置4では、図6の(C)に示す例に対し、並列キャパシタ部44が付加されている。
図6の(F)に示す例のように、第1蓄電部41が有するキャパシタの数と、並列キャパシタ部44が有するキャパシタの数とは異なってもよい。第1蓄電部41が有するキャパシタの数と、並列キャパシタ部44が有するキャパシタの数とは、電流維持回路43の上限電圧及び第1蓄電部41としてのバッテリの最大定格電圧に応じて選択することが可能である。図6の(F)に示す例の蓄電装置4では、並列キャパシタ部44が4個のキャパシタを備えている。
図6の(F)に示す例のように、第1蓄電部41が有するキャパシタの数と、並列キャパシタ部44が有するキャパシタの数とは異なってもよい。第1蓄電部41が有するキャパシタの数と、並列キャパシタ部44が有するキャパシタの数とは、電流維持回路43の上限電圧及び第1蓄電部41としてのバッテリの最大定格電圧に応じて選択することが可能である。図6の(F)に示す例の蓄電装置4では、並列キャパシタ部44が4個のキャパシタを備えている。
図6の(G)に示す例の蓄電装置4では、図6の(D)に示す例に対し、並列キャパシタ部44が付加されている。図6の(G)に示す例の蓄電装置4では、並列キャパシタ部44が3個のキャパシタを備えている。
バッテリの数及びキャパシタの数は、図6の(A)から(G)に示す数に限られない。
例えば、図6の(G)に示す例の蓄電装置4に対し、並列キャパシタ部44が6個のキャパシタを備えていてもよい。第1蓄電部41を構成するキャパシタと、並列キャパシタ部44を構成するキャパシタの最大定格電圧のバランスが保ちやすい。
また更に、蓄電装置4に対し、第1蓄電部41は、例えば、互いに並列接続された2組のキャパシタの組を備えてもよい。キャパシタの組は、例えば、直列接続された3個のキャパシタで構成される。この場合、第1蓄電部41の容量が増大する。また例えば、更に、並列キャパシタ部44が6個のキャパシタを備えていてもよい。
並列キャパシタ部44が有するキャパシタと第2蓄電部42が有するキャパシタは同種類である。例えば最大定格電圧及び静電容量が等しいキャパシタは同種類のキャパシタである。
但し、並列キャパシタ部44が有するキャパシタと第2蓄電部42が有するキャパシタとは互いに異なる種類でもよい。
例えば、図6の(G)に示す例の蓄電装置4に対し、並列キャパシタ部44が6個のキャパシタを備えていてもよい。第1蓄電部41を構成するキャパシタと、並列キャパシタ部44を構成するキャパシタの最大定格電圧のバランスが保ちやすい。
また更に、蓄電装置4に対し、第1蓄電部41は、例えば、互いに並列接続された2組のキャパシタの組を備えてもよい。キャパシタの組は、例えば、直列接続された3個のキャパシタで構成される。この場合、第1蓄電部41の容量が増大する。また例えば、更に、並列キャパシタ部44が6個のキャパシタを備えていてもよい。
並列キャパシタ部44が有するキャパシタと第2蓄電部42が有するキャパシタは同種類である。例えば最大定格電圧及び静電容量が等しいキャパシタは同種類のキャパシタである。
但し、並列キャパシタ部44が有するキャパシタと第2蓄電部42が有するキャパシタとは互いに異なる種類でもよい。
1 鞍乗型車両
3a,3b 車輪
4 蓄電装置
10 エンジン
15 クランク軸
20 永久磁石式発電機
21 インバータ
3a,3b 車輪
4 蓄電装置
10 エンジン
15 クランク軸
20 永久磁石式発電機
21 インバータ
Claims (7)
- 鞍乗型車両であって、
前記鞍乗型車両は、
車輪と、
クランク軸を有し、ガスの燃焼動作によって生じた前記車輪を駆動するためのトルクを前記クランク軸から出力するエンジンと、
電力の供給を受けて動作する電動補機と、
前記クランク軸の一端部に設けられ、永久磁石を有し、前記クランク軸を回転させることにより前記エンジンを始動するとともに、前記エンジンに駆動されることにより発電する永久磁石式発電機と、
電力を蓄える蓄電装置と、
前記永久磁石式発電機と蓄電装置とに電気的に接続され、前記永久磁石式発電機から出力される電流を制御する複数のスイッチング部を備えたインバータと、を備え、
前記インバータは、前記永久磁石式発電機が発電する場合、前記蓄電装置に15V以上19V未満の18V系統電圧を印加して前記蓄電装置を充電しながら、前記18V系統電圧を前記電動補機に印加して前記電動補機を動作させる。 - 請求項1記載の鞍乗型車両であって、
前記電動補機は、前記エンジンに燃焼を行なわせるよう動作するエンジン用補機である。 - 請求項2記載の鞍乗型車両であって、
前記エンジン用補機は、前記エンジンの内部に向けて若しくは当該内部において燃料を噴射する噴射装置及び前記エンジンの内部の燃料に点火する点火装置を含む。 - 請求項1記載の鞍乗型車両であって、
永久磁石式発電機は、前記永久磁石で構成された複数の磁極部を有するロータと、
複数のスロットが前記永久磁石式発電機の周方向に間隔を空けて形成されたステータコア及び前記スロットを通るように設けられた巻線を有するステータと、を備え、
前記磁極部の数は前記複数のティースの数より多い。 - 請求項1記載の鞍乗型車両であって、
エンジンは、オイルで内部が潤滑されるように構成されたクランクケースを更に備え、
前記永久磁石式発電機は、前記オイルと接触する位置に設けられる。 - 請求項1記載の鞍乗型車両であって、
前記インバータは、前記鞍乗型車両の走行中、前記永久磁石式発電機に前記蓄電装置からの電力を供給し、永久磁石式発電機にクランク軸の回転を補助させる。 - 請求項1記載の鞍乗型車両であって、
前記蓄電装置は、常時電気的に直列接続され各々が電力を蓄える複数の蓄電部を有する。
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