专利名称：车辆的发电控制装置、以及装载该装置的车辆的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种利用发动机动力进行发电的发电机的控制装置和装载该装置的车辆。
背景技术：
在两轮车等车辆上装载有利用发动机动力进行发电的发电机。发电机用于向电池或照明等电负载供给电力，通常随着发动机的旋转输出进行发电。但是，利用发电机发电要消耗发动机的动力，因此发电的电力大时，相应地限制利用发动机进行车辆驱动。具体来说，例如，在全开节气门进行加速的情况下，将发电机的发电电力设定得较大时，相应地抑制发动机输出的升高和输出的峰值。并且，由于该发电电力的增大而对发动机输出产生的影响，在装载输出小的发动机的车辆中尤为显著。
因此，以往作为对此的处理，提出一种发电控制装置，在急剧加速时暂时降低发电机的电池充电电压，并降低发动机负载(例如参照专利文献1)。
该发电控制装置，在正常驾驶时以14.5V的充电电压对电池进行充电，在利用各种传感器检测到对节气门进行紧急全开操作时，以比正常驾驶时低的12.0V电压对电池进行充电。因此，在装载有该发电控制装置的车辆中，在进行节气门全开操作时由于电池充电引起的动力消耗变小，相应地使发动机的加速性能提高。
特开2000-253597号公报但是，这种现有的发电控制装置，在节气门开度达到全开附近的时刻，电池的充电电压从14.5V切换到12.0V，所以不将节气门开度操作至全开附近就无法得到车辆的加速性能提高的效果。因此，需要限定驾驶条件，以便改善加速性能。
发明内容
因此，本发明提供一种发电控制装置及装载有该装置的车辆，在节气门开度朝向全开的过程中逐渐降低因发电而产生的发动机负载，从而提高车辆的加速性能。
为了达到上述目的，方案1的车辆的发电控制装置(例如后述实施方式中的发电控制装置88)用于下述车辆中，所述车辆具有，利用节气门调整输出并驱动车轮的发动机(例如后述实施方式中的发动机20)，和利用该发动机的动力进行发电并将该电力供给到电负载(例如后述实施方式中的电池74和电负载92)的发电机(例如后述实施方式中的ACG起动电动机)；用于控制所述发电机的发电量；其中，当节气门开度超过设定值时，对应于超过该设定值的全开方向的节气门开度而减少所述发电机的发电量。
此时，当节气门开度超过设定值时，由于对应于该节气门开度而减少发电机的发电量，所以在节气门开度朝向全开的过程中因发电而产生的发动机负载逐渐降低。
另外，方案2的发明是根据方案1的发明，当节气门开度超过设定值时，随着超过该设定值的全开方向的节气门开度的增大而使所述发电机的发电量连续递减。此时，当节气门开度超过设定值之后进一步增大时，因发电产生的发动机负载随着其增大而连续递减。
方案3的发明是根据方案2的发明，对应于超过所述设定值的全开方向的节气门开度而使所述发电机的发电量递减，使得节气门开度几乎为全开时所述发电机的发电量几乎为零。此时，由于发电机产生的发电负载进一步降低，因此能够进一步提高车辆的加速性能。
方案4的发明是根据方案1～3中任一项所述的发明，在节气门开度几乎全开而在规定时间内减少发电机的发电量之后，即使节气门开度几乎为全开状态，发电机的发电量也会返回到增大侧。此时，当在规定时间内减少发电机的发电量时，虽然其间能够进行加速，但是由于经过该规定时间之后发电机的发电量返回到增大侧，因此可以将对电池等电负载的影响抑制到最低限度。
方案5的车辆，具有利用节气门调整输出并驱动车轮的发动机、利用该发动机的动力进行发电的电动机、向所述车轮提供驱动力的电动机、对由所述发电机产生的电力进行充电并向所述电动机供给电力的电池以及控制所述发电机的发电量的发电控制装置；其中，当节气门开度超过设定值时，利用所述发电控制装置，对应于超过该设定值的全开方向的节气门开度而减少使所述发电机的发电量。
在本发明的情况下，当节气门开度超过设定值时，因发电而产生的发动机负载在节气门开度朝向全开的过程中逐渐降低。另外，在仅利用发动机动力以恒定速度行驶的巡行过程中，在从发电机向电池中充电的巡行充电时，如果节气门开度在设定值以上，则发电机的发电量随着节气门开度的增大而逐渐减少。
根据方案1的发明，由于在节气门开度超过设定值而朝向全开的过程中，因发电而产生的发动机负载逐渐降低，因此能够提高车辆的加速性能。
另外，根据方案2的发明，当节气门开度超过设定值进一步增大时，因发电而产生的发动机负载随着其增大而连续递减，因此，随着节气门开度的增大，能够得到顺畅的加速性能。
根据方案3的发明，由于可以进一步降低由发电机产生的发电负载，因此发动机的加速性能可以进一步提高。
根据方案4的发明，由于仅在加速初期的规定时间内减少发电机的发电量，因此可以将电力不足而对电池等电负载产生的不良影响抑制到最小限度内。
根据方案5的发明，由于能够提高汽车的加速性能，特别是能够可靠地提高电动机的辅助力不产生作用的巡行充电状态下的加速性能。
图1表示本发明一个实施方式，是车辆的侧视图。
图2是表示图1所示车辆的概略系统结构的功能框图。
图3是图1所示车辆的动力单元的剖面图。
图4是图3的部分放大图。
图5是以图1所示车辆的控制部为中心的功能框图。
图6是表示本发明一个实施方式的各要求发电量与发动机转速之间的关系的曲线图(A)、(B)、(D)，以及表示与加速踏板操作量对应的要求发电量补偿系数的值的映像图(C)。
具体实施例方式
以下参照附图对本发明的一个实施方式进行说明。
另外，在以下说明中，前侧是指车辆的前进方向，并且右侧和左侧是指面向车辆前进方向的右侧和左侧。
该实施方式的车辆是混合动力型小型摩托车，如图1所示，该车辆将包括电动机21b的动力单元11以单元摆动式与后轮WR一起可摆动地支撑在车体架10上。
该车辆的车体前方设有轴支承前轮WF的前叉1，该前叉1由形成车体架10的一部分的头管2可旋转地支撑。前叉1的上端部连接在手柄3上，车辆可以通过该手柄3的操作进行转向。头管2上安装有向后下方伸出的下行管4，该下行管4的下端部大致水平地延伸设置中间车架5。并且，在中间车架5的后端部上设置向后上方伸出的后部车架6。车体架10采用以下主要部件构成上述头管2、下行管4、中间车架5以及后部车架6。
车体10的周围被车体罩13覆盖，该车体罩13的大致中央的上方突出部分固定有乘员乘坐的座椅14。并且，在该座椅14的前方位置上降低一段而形成乘员放置脚的踏板15。例如在座椅14的下方设置储物箱100，用作收容头盔或行李等的实用空间。
在这里，利用图2对动力单元11的概略结构进行说明，该动力单元11具有作为第一动力源的发动机20；ACG起动电动机(本发明的发电机)，用作启动发动机20的起动器，还用作发电机；无级变速器23，将发动机20的动力变换成对应于发动机运转速度的变速比之后传递给驱动轮即后轮WR；离心离合器40，安装在发动机20与无级变速器23之间并切断动力传递；单向离合器44，只能从无级变速器23向后轮WR侧传递动力，而不能从后轮WR向无级变速器23侧传递动力；减速机构69，处于单向离合器44的后轮WR侧输出部(从动轴60)与后轮WR的车轴68之间，对传递给后轮WR的输出进行减速；以及所述电动机21b，作为第二动力源即发动机而发挥作用，并用作发电机。
该动力单元11基本具有双系统驱动系统，其中一个驱动系统经由离心离合器40、无级变速器23、单向离合器44、从动轴60以及减速机构69将发动机20的动力传递到后轮WR，另一个系统经由从动轴60和减速机构69将电动机21b的动力传递到后轮WR。
另外，在ACG起动电动机21a和电动机21b上连接有电池74(本发明的电负载)，这些电动机21a、21b在作为起动机和发动机起作用时，从电池74向各电动机21a、21b供给电力，在各电动机21a、21b作为发电机起作用时，将这些再生电力充到电池74中。另外，ACG起动电动机21a除电池74之外，还与照明等其他电负载92电连接。并且，在本实施方式的车辆中，在起动时等，主要利用ACG起动电动机21a产生的电力来驱动电动机21b。
另外，利用控制单元7对发动机20或ACG起动电动机21b、电动机21b等进行控制。
发动机20从进气管16吸入由空气和燃料构成的混合气并使其燃烧，在进气管16中可自由转动地设置用于控制空气量的节气门阀17。该节气门阀17对应于驾驶员操作节气门把手85的操作量而进行转动。另外，在节气门阀17与发动机20之间配置用于喷射燃料的喷射器18和用于检测进气管内的负压的负压传感器19。
接着，参照图3对动力单元11的具体结构进行说明。
发动机20将活塞25可自由滑动地收容在气缸体26的气缸27内，曲轴22通过连杆24连接到该活塞25上。使气缸27的轴线大致水平地配置气缸体26，其气缸体头部固定有气缸盖28，从而封闭气缸27的一端。在该气缸盖28与活塞25之间形成有燃烧混合气的燃烧室20a。
在气缸盖28上配置控制向燃烧室20a吸入或排出混合气的阀(未图示)和火花塞29。通过轴支承在气缸盖28上的凸轮轴的旋转来控制阀的开闭。凸轮轴30，一端侧具有从动链轮齿31，在从动链轮31与设于曲轴22一端的驱动链轮齿32之间架设环形凸轮链33。凸轮轴30通过该凸轮链33随曲轴22的旋转进行连动。另外，在凸轮轴30的一端设有冷却发动机20的水泵34。
安装水泵34，使其旋转轴35能够与凸轮轴30一体旋转。因此，凸轮轴30旋转时使水泵34运转。
在轴支承曲轴22的曲轴箱48的车宽方向右侧连接有定子壳体49，其内部收纳有ACG起动电动机21a。该ACG起动电动机21a是所谓外转子形式的电动机，该定子由在丁字钢50上卷绕导线的线圈51构成，其中所述丁字钢50固定在定子壳体49上。另一方面，外转子52固定在曲轴22上，大致呈覆盖定子外周的圆筒状。另外，在外转子52的内周面上固定有磁铁53。
在外转子52上安装用于冷却ACG起动电动机21a的离心风扇54a，当该离心风扇54a与曲轴22同步旋转时，从定子壳体49的罩55的侧面55a上所形成的导入冷却风用的进气口导入外部气体。
另外，在从曲轴箱48向车宽方向突出的曲轴22的左端部上通过离心离合器40安装有无级变速器23的驱动侧传动皮带轮58。
无级变速器23具有轴支承在曲轴22上的该驱动侧传动皮带轮58；从动侧传动皮带轮62，具有与曲轴22平行的轴线，并通过单向离合器44安装在从动轴60上；以及环形V型带，从该驱动侧传动皮带轮58将旋转动力传递到从动侧传动皮带轮62。
如图4的放大图所示，驱动侧传动皮带轮58具有驱动侧固定皮带轮半体58a，通过套筒58d可自由旋转地安装在曲轴22上，并固定在套筒58d上；和驱动侧可动皮带轮半体58c，可沿套筒58d的轴向滑动而不能沿周向旋转。并且，在驱动侧可动皮带轮58c上安装有配重辊58b，该配重辊58b对应于离心力使该皮带轮半体58c向驱动侧固定皮带轮半体58a方向移动。
另一方面，从动侧传动皮带轮62具有从动侧固定皮带轮半体62a，不能沿从动轴60的轴向滑动，而可以沿周向自由旋转；和从动侧可动皮带轮半体62b，可沿其轴向滑动地安装在该从动侧固定皮带轮半体62a的轮毂部62c上。在从动侧可动皮带轮半体62b的背面(车宽方向左侧)设有弹簧64，该弹簧64通常将向从动侧固定皮带轮半体62a侧向该从动侧可动皮带轮半体62b施力。
并且，在这些驱动侧固定皮带轮半体58a与驱动侧可动皮带轮半体58c之间，以及从动固定皮带轮半体62a与从动侧可动皮带轮半体62b之间，分别形成剖面略呈V字型的皮带槽，在所述皮带槽上卷绕所述V型带63。
上述结构的无级变速器23，当曲轴22的转速上升时，在驱动侧传动皮带轮58中，离心力作用于配重辊58b而使驱动侧可动皮带轮半体58c向驱动侧固定皮带轮半体58a侧滑动。此时，由于该滑动使驱动侧可动皮带轮半体58c向驱动侧固定皮带轮半体58a靠近，驱动侧传动皮带轮58的槽宽减小，因此，驱动侧传动皮带轮58与V型带63的接触位置向驱动侧传动皮带轮的半径方向外侧偏移，V型带63的卷绕半径增大。与此同时，在从动侧传动皮带轮62中，通过从动侧固定皮带轮半体62a和从动侧可动皮带轮半体62b而形成的槽宽增加。即，V型带63的卷绕半径(传递节径)对应于曲轴22的转速而发生连续变化，从而使变速比自动且无级地变化。
另外，离心离合器40设置在曲轴22中的贯通无级变速器23的驱动侧固定皮带轮半体58a的车体左侧的端部上。该离心离合器40具有固定在上述套筒58d上的杯状外壳40a；固定在贯通该外壳40a的曲轴22的左端部上的内板40b；通过配重40c以朝向半径方向外侧的方式安装在与该内板40b的外壳40a内相对的表面上的导向板40d；以及弹簧40e，向半径方向内侧对该导向板40d施力。在本实施方式中，由内板40b、配重40c以及导向板40d构成离心离合器40的内侧旋转体，外壳40a构成外侧旋转体。另外，离心离合器40的内板40b的外侧端面上安装有离心风扇54，利用离心风扇54的吹风作用使从传动箱59的进气口59a导入的外部气体在传动箱59内流通。
上述结构的离心离合器40利用配重40c的离心力与弹簧40e的作用力之间的平衡进行动力离合，当曲轴22的旋转速度在规定值(例如3000rpm)以下时，利用弹簧40e的作用力截断动力传递。并且，当曲轴的22的旋转速度从这种状态超过上述规定值时，则配重40c的离心力强于弹簧40e的作用力，使得配重40c向半径方向外侧移动，从而将导向板40d挤压在外壳40a的内周面上。此时，在导向板40d与外壳40a之间产生摩擦滑动，其间逐渐传递动力。其结果是，曲轴22的旋转通过离心离合器40传递到套筒58d，从而驱动固定在该套筒58d上的驱动侧传动皮带轮58。
另外，单向离合器44包括杯状的外离合器44a、同轴插入该外离合器44a内的内离合器44b以及仅能从内离合器44b向外离合器44a单向传递动力的滚筒44c。外离合器44a兼作电动机21的内转子主体，与内转子主体由同一部件构成。另外，内离合器44b的内周和从动侧固定皮带轮半体62a的导向板62c的左端部彼此花键连接。
因此，在该单向离合器44中，传递到无级变速器23的从动侧传动皮带轮62的发动机20的动力通过从动轴60和减速机构69传递到后轮WR；相反地，从后轮WR侧通过减速机构69和从动轴60输入的动力不会传递到无级变速器23侧。因此，车辆推行时或者进行再生动作时，由于仅使外离合器44a相对于内离合器44b进行空转，因此后轮WR侧的动力不会传递到无级变速器23和发动机20上。
减速机构69具有从动轴60和与后轮WR的车轴68平行地轴支承的中间轴73，并且还具有分别在从动轴60的右端部和中间轴73的中央部上所形成的第一减速齿轮对71、71，和分别在中间轴73和车轴68的左端部上所形成的第二减速齿轮对72、72。
利用该减速机构69，将从动轴60的旋转减速至规定减速比之后，再传递给与从动轴60平行地被轴支承的后轮WR的车轴68。
另外，电动机21b是将从动轴60作为电动机输出轴的内转子型电动机，所述外离合器44a构成内转子80的内转子主体。该电动机21b的定子83通过定子壳体83a固定在覆盖离心离合器40和无级变速器23侧部的传动箱59内侧，在该定子83上设有卷绕线圈83c的丁字钢83b。
另外，外离合器44a形成杯状，突出设置在其中央部的导向板80b与从动轴花键连接。并且以与所述定子83的丁字钢83b相对的方式将磁铁80c安装在外离合器44a的开口侧外周面，在外离合器44a的底部侧外周面上安装有多个被检测体82，利用安装在传动箱59的内壁的59A的转子传感器81对这些被检测体进行检测。
上述结构的电动机21b在起动时或辅助发动机20的输出时作为发动机而发挥作用之外，还可以将从动轴60的旋转转换成电能，用作对图2所示电池74进行再生充电的发电机。
但是，如图5所示，本发明的发电控制装置88，具有控制部89，在所述控制单元7(参照图2)内形成，控制本发明的发电机即ACG起动电动机21a的发电量；节气门阀开度传感器90，用于检测节气门阀17(参照图2)的开度；以及曲柄转角传感器91，用于检测发动机转速。控制部89基本上根据曲柄转角传感器91所检测出的发动机转速来确定、控制ACG起动电动机21a的发电量即要求发电量。并且，在该发电控制装置88中，参考节气门开度(加速踏板操作量)，由控制部89对基于发动机转速的该ACG起动电动机21a的发电量进行补偿控制。
具体而言，在控制部89中，首先，作为第一步骤，如图6(A)所示，计算出除向电池74的充电部分之外的基本要求发电量，进而作为第二步骤，如图6(B)所示，计算出向电池74的充电部分的要求发电量。该基本要求发电量和充电部分要求发电量都是随着发动机转速的增大而从某一转速a开始按比例升高，当达到规定发动机转速b以上时，变成恒定发电量。并且，接着在第三步骤中，如图6(C)所示，计算出考虑到节气门开度(加速踏板操作量)的充电部分要求发电量的补偿系数，且从映像中读出。该补偿系数在节气门开度(加速踏板操作量)未达到设定值c的范围内为1，但是在超过设定值c的范围内则随着节气门开度(加速踏板操作量)的增大而成为向0递减的值。此后，在第一步骤中，如下式(1)所示，将充电部分要求发电量乘以补偿值后，再加上基本要求发电量，从而确定最终要求发电量(参照图6(D))，控制ACG起动电动机21a的发电量使其达到该要求发电量。
要求发电量＝基本要求发电量+(补偿系数×充电部分要求发电量)…(1)因此，在该发电控制装置88中，当在节气门开度达到全开之前超过设定值c时进行控制，使得ACG起动电动机21a的发电量随着超过该设定值c的全开方向的节气门开度的增大而连续递减。
接着，对本车辆的基本工作进行说明。
发动机起动时，利用曲轴22上的ACG起动电动机21a使曲轴22旋转。此时，没有连接离心离合器40，从曲轴22向无级变速器23的动力传递被截断。并且，与曲轴22的旋转同步地利用火花塞点燃吸入到汽缸27内的燃料混合气，使活塞25往复运动。
当车辆从这种状态起动时，利用ACG起动电动机21a所产生的电力或者电池74的电力使电动机21b运转，根据驾驶员的节气门开度操作将电动机20b的驱动力传递到后轮。其间，发动机20根据节气门开度提高曲轴22的转速，当其转速超过规定值(例如3000rpm)时，曲轴22的旋转动力通过离心离合器40传递到无级变速器23。并且，当发动机20的动力从无级变速器23经由单向离合器44传递到减速机构69时，后轮WR接收该动力并进行旋转，之后电动机21b停止进行驱动，切换成利用发动机20驱动而进行行驶的状态。
利用发动机20行驶时，根据发动机20的负载等条件适当地驱动电动机21b。并且，当这样驱动电动机21b时，则电动机21b的辅助力传递到后轮WR。另外，以恒定速度进行所谓巡行时，电动机21b的驱动停止，仅利用发动机20的驱动进行行驶，并且利用ACG起动电动机21a进行巡行充电。另外，利用ACG起动电动机21a进行充电不限于该巡行充电，在车辆行驶时也可以适当地进行。
以上是本实施方式的车辆的基本动作，但是，在节气门开度(加连踏板操作量)超过设定值c(参照图6(c))的急剧加速时等的驾驶条件下，进行如下的控制和操作。
即，当在急剧加速时等节气门开度超过设定值c时，在发电控制装置88的控制部分89中进行上述步骤1～步骤4，其结果是，将ACG起动电动机21a的发电量控制为随着节气门开度的增大而连续地递减。由此，从节气门开度超过设定值c的时刻开始，因发电而产生的发动机20的动力消耗递减，发动机20的这部分输出可以被有效用于车辆驱动。因此，在超过设定值c的节气门开度操作中，加速性能随着朝向全开而逐渐提高。另外，由于ACG起动电动机21a的发电量(发动机负载)并未随着节气门开度的增加而急剧减少，因此不会导致驾驶感觉恶化。
虽然能够在利用发动机20驱动车轮的大多数条件下提高上述加速性能，但是在不利用电动机21b进行行驶辅助的巡行充电时尤为有效。即，本实施方式的发电控制装置88，即使在巡行充电时电动机21b停止，也能随着加连踏板开度的增大而降低因ACG起动电动机21a发电而产生的发动机动力的消耗，因此可以迅速提高加速性能。
另外，在本实施方式的发电控制装置88中，虽然为了使节气门开度几乎为全开时电池充电部分的发电量几乎为零，而使发电量在超过设定值c之后连续地递减，但是如图6(A)、(D)所示，即使节气门开度几乎为全开时，由于能够可靠地保证除电池充电之外消耗的基本要求发电量，因此能够消除对照明等除电池74之外的电负载92供给电力不稳定的缺点。
另外，为了使节气门开度几乎为全开时，ACG起动电动机21a的发电量包括电池的充电部分几乎为零，可以使发电量在超过设定值c之后连续地递减。此时，由于可以进一步降低几乎全开状态下的ACG起动电动机21a所产生的发电负载，因此能进一步提高发动机20的加速性能。
另外，如果持续一定程度地时间，则可以通过抑制ACG起动电动机21a的发电量而得到充分的加速性能的提高效果，因此减少规定时间发电量之后，不管节气门开度如何，只要可以使发电量返回到增大侧即可。此时，可以尽可能地抑制因电力不足给电池74等电负载带来的不良影响。
另外，本发明不限于上述实施方式，可以在不超出其主旨的范围内进行各种设计变形。例如，在上述实施方式中，虽然当加连踏板开度超过设定值c时，随着加连踏板开度的增大而使ACG起动电动机21a的发电量连续地递减，但是也可以随着加连踏板的增大而使ACG起动电动机21a的发电量阶梯式地递减。
权利要求
1.一种车辆的发电控制装置，用于具有利用节气门调整输出并驱动车轮的发动机和利用该发动机的动力进行发电并将该电力供给到电负载的发电机的车辆中，控制所述发电机的发电量，其特征在于，当节气门开度超过设定值时，对应于超过该设定值的全开方向的节气门开度而减少所述发电机的发电量。
2.根据权利要求1所述的车辆的发电控制装置，其特征在于，当节气门开度超过设定值时，随着超过该设定值的全开方向的节气门开度的增大，使所述发电机的发电量连续地递减。
3.根据权利要求2所述的车辆的发电控制装置，其特征在于，对应于超过所述设定值的全开方向的节气门开度而使所述发电机的发电量递减，使得节气门开度几乎为全开时所述发电机的发电量几乎为零。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的车辆的发电控制装置，其特征在于，在节气门开度几乎全开而在规定时间内减少发电机的发电量之后，即使节气门开度为几乎全开的状态时发电机的发电量也返回到增大侧。
5.一种装载发电控制装置的车辆，具有利用节气门调整输出并驱动车轮的发动机、利用该发动机的动力进行发电的发电机、向所述车轮提供驱动力的电动机、对由所述发电机产生的电力进行充电并向所述电动机供给电力的电池以及控制所述发电机的发电量的发电控制装置，其特征在于，当节气门开度超过设定值时，利用所述发电控制装置，对应于超过该设定值的全开方向的节气门开度而减少所述发电机的发电量。
全文摘要
提供一种发电控制装置及装载该装置的车辆，在节气门开度朝向全开的过程中逐渐降低因发电而产生的发动机负载，从而提高车辆的加速性能。发电控制装置(88)，用于具有利用发动机的动力进行发电并将该电力供给到电池(74)或其他电负载(92)的ACG起动电动机(21a)的车辆中，在节气门开度超过设定值时，对应于超过该设定值的全开方向的节气门开度，使ACG起动电动机(21a)的发电量连续地递减。因发电而产生的发动机负载缓慢降低，加速性能相应地提高。
文档编号B62M23/02GK1734073SQ20051007809
公开日2006年2月15日 申请日期2005年6月16日 优先权日2004年8月10日
发明者小岛浩孝, 大关孝, 塚田善昭, 内屉井弘明 申请人:本田技研工业株式会社