(57)【要約】【解決手段】  前輪及び後輪を有する電気車両のための回生ブレーキシステムは、駆動車輪と、作動装置と、回生ブレーキ制御回路と、パワー電子回路と、を備える。回生ブレーキ制御回路は、電位差計即ちトランスジューサーと、プロセスセンサーと、マイクロプロセッサとを備える。当該システムは、ライダーが回生ブレーキを指令し、当該プロセスセンサーがゼロよりも大きい駆動車輪速度を信号出力したとき、回生ブレーキトルクを駆動車輪に印加する。本発明は、回生ブレーキ及び逆転特徴部を作動させるためのスロットルにも関する。
2005520472.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの車輪と、充電可能なバッテリーと、回生ブレーキシステムと、を備える、車両であって、
前記回生ブレーキシステムは、
ユーザーにより動作するように構成されたブレーキ制御部と、
前記バッテリー、及び、前記車輪を減速することにより電流を発生するため該車輪の少なくとも１つと連係された回生装置と、
前記ブレーキ制御部及び前記バッテリーに接続されたプロセッサであって、該プロセッサは、前記ブレーキ制御部の第１の動作に応答して、前記回生装置が前記車両を減速させると共に前記電流で前記バッテリーを充電させるようにし、更に前記プロセッサは、前記ブレーキ制御部の第２の動作に応答して前記車両の別の作動をなすように構成される、前記プロセッサと、
を備える、車両。
【請求項２】
前記ブレーキ制御部は、第１及び第２のサブ範囲を含む動作範囲に亘ってユーザーにより動作するように構成され、
前記プロセッサは、前記ブレーキ制御部が前記第１のサブ範囲に位置しているとき、前記回生装置が前記車両を減速させると共に前記電流で前記バッテリーを充電させるようにし、前記ブレーキ制御部が前記第２のサブ範囲に位置しているとき、前記プロセッサは、前記別の作動をなすように、前記ブレーキ制御部及び前記バッテリーに接続される、請求項１に記載の車両。
【請求項３】
前記少なくとも１つの車輪を駆動するため該少なくとも１つの車輪に作動的に接続された電動モーターと、
前記電動モーターに電力供給するため前記バッテリーを該モーターに接続するように構成されたモーターコントローラと、
前記ブレーキ制御部は、ツイストグリップスロットルを備え、前記プロセッサは、前記モーターコントローラへの少なくとも１つの電気的接続部を有し、且つ、前記ブレーキ制御部が前記第２のサブ範囲に位置するとき前記モーターが前記車輪を加速させるように構成される、請求項２に記載の車両。
【請求項４】
前記スロットルは、
第１のギアが動かないように取り付けられているところの回転可能なハンドルと、
前記回転可能なハンドルに作動的に係合され、且つ、該回転可能なハンドルをニュートラル位置に向かって偏倚させるように構成された、両方向性のスプリングと、
前記第１のギアに作動的に連結され、且つ、該第１のギアの回転の回転運動に応答して信号を出力するように構成された、トランスジューサーと、
を備え、
前記ハンドルの回転は、前記トランスジューサーが前記ハンドルの位置又は位置の変化のいずれかに応答して信号を出力するように前記第１のギアが該トランスジューサーを作動させる、請求項３に記載の車両。
【請求項５】
前記プロセッサは、前記ブレーキ制御部が前記第２のサブ範囲に位置しているとき前記車両を減速するため別のブレーキシステムを作動するように構成されている、請求項３に記載の車両。
【請求項６】
前記第１のサブ範囲は、約２５パーセントより小さい範囲を有する、請求項３に記載の車両。
【請求項７】
前記ブレーキ制御部は、前記第１及び第２のサブ範囲の間の静止位置に向かって弾性偏倚されている、請求項３に記載の車両。
【請求項８】
前記第１の動作は、第１の方向の動作であり、前記第２の動作は、少なくとも所定の最小率で且つ前記第１の方向とは反対の第２の方向の動作である、請求項１に記載の車両。
【請求項９】
ハンドルバーを更に備え、
作動装置は、前記ハンドルバーに取り付けられた親指レバーを有する、請求項１に記載の車両。
【請求項１０】
前記回生ブレーキ力から独立に摩擦ブレーキシステムを用いて前記車両を減速させるように構成された、少なくとも１つの別個のブレーキ制御部を更に備える、請求項１に記載の車両。
【請求項１１】
前記車輪は、前輪及び後輪を含み、
前記車両はアンチロックブレーキシステムを更に備え、
前記アンチロックブレーキシステムは、
前記前輪及び前記後輪の車輪速度を検出するためこれらの車輪と各々連係された、前輪速度センサー及び後輪速度センサーと、
前記車輪速度センサーからに速度センサー入力信号を処理し、該処理信号に応答して、印加されるブレーキ力を制御するように構成された、アンチロックブレーキソフトウェアコードを有するプロセッサと、
を備え、
前記アンチロックブレーキシステムは、前輪速度及び後輪速度が所定量、異なるとき作動され、該アンチロックブレーキシステムの作動により、前記回生ブレーキシステムにより印加されるトルクが、前記前輪速度及び前記後輪速度の間の差異に応じた量だけ調整される、請求項１に記載の車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、搭載型再充電可能電源のためのエネルギーを再生するため使用される回生ブレーキシステムを有する電気車両に関する。より詳しくは、本発明は、回生ブレーキシステムのための乗員制御式作動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
莫大な数の内燃車両による空気汚染の悪化は、大都市でかなりの懸念事項となったので、汚染された排気物を吐き出さない効率的な電動車両を提供するための努力が世界中でなされている。２ストロークエンジンによりパワー供給されるスクーターが高い密度で集中する発展途上国の大都市は、特に、車両汚染により影響を受ける。これら２ストローク式のスクーターは、大量の汚染物質及びかなりのノイズを生成する。他方、電動スクーターは、事実上汚染物質を排出せず、ほとんどノイズもない輸送手段を提供する。
【０００３】
電動スクーターは、典型的には、駆動モーターにパワーを提供するバッテリーのバンクを有する。これらのバッテリーは、時間の経過と共に、再充電されなければならない。これは、典型的に、抽出エネルギーを再蓄電するため所定の時間の間、バッテリーを、ＡＣ電力コンセントに差し込むことによりなされる。しかし、車両の自動化を改善するために、バッテリー充電ユニット及びバッテリーエネルギー保存ユニットを、電動スクーターに永久的に搭載して配置する理由が存在する。特に、回生ブレーキシステムは、ブレーキモードの間、車両の運動エネルギーを車両バッテリーを再充電させるため電気的エネルギーへと変換するため使用することができる。これは、よりエネルギー効率が高く、摩擦ブレーキにより提供されるものよりも簡単なブレーキシステムを提供する。
【０００４】
電気車両で回生ブレーキを制御するため知られた一つのシステムは、米国特許番号５，６４４，２０２号に開示されており、この特許は、ブレーキ力及び再充電エネルギーを個々に制御することができる回生ブレーキ制御システムを教えている。ブレーキ力及び再充電エネルギーは、最適なブレーキ力及び最適な再充電電流を得るため、バッテリーの充電状態及びモーター速度に基づいて、設定される。このシステムは、最適なブレーキ力を確立し、次に、バッテリー電圧が低いときは再充電電流を増大し、バッテリー電圧が高いときは再充電電流を減少させるように最適化された再充電電流を提供することを教えている。
【０００５】
別の電気車両用の回生ブレーキシステムは、米国特許番号５，６１５，９３３号から知られており、該特許は、電動モーターと、回生ブレーキ制御部と、摩擦式のアンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）と、を有する４輪車両を開示しており、該車両では、アンチロックブレーキが作動しないときに回生ブレーキが摩擦ブレーキと混合され得る。しかし、回生ブレーキは、アンチロックブレーキが作動しているときは、下り傾斜式に制御され、直ちに除去される。
【０００６】
同様に、米国特許番号５，４７２，２６５号は、回生ブレーキ部と、第２のブレーキ部と、アンチロックブレーキシステム部と、回生ブレーキ部又は第２のブレーキ部のいずれかにより車輪上に生成されたブレーキ力を制御するため該アンチロックブレーキシステム部がＡＢＳ制御プロセスを実行するところのブレーキ制御部と、を有するアンチロックブレーキ装置を開示している。ブレーキ制御部は、アンチロックブレーキシステム部がＡＢＳ制御プロセスを実行し始めたとき、車輪上に他のブレーキ部により生成されたブレーキ力を変化させてゼロに等しくする。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、回生ブレーキシステムを備えた、車輪付き車両に関する。好ましい車両は、少なくとも２つの車輪と、１つ以上の再充電可能なバッテリー又は別の電気エネルギー貯蔵装置とを有する。好ましい回生ブレーキシステムは、第１及び第２のサブ範囲を含む動作範囲に亘ってユーザーにより動作するように構成されたブレーキ制御部を備える。回生装置は、車輪を減速させることにより電流を発生するように、前記バッテリーと、前記車輪の少なくとも１つと連係されている。更には、好ましくはブレーキ制御部を第１のサブ範囲に位置させることより、ブレーキ制御部が第１の動作を受けたとき、プロセッサは、回生装置が車両を減速させると共に生成した電流でバッテリーを充電させるように、該プロセッサはブレーキ制御部及びバッテリーに接続されている。プロセッサは、好ましくはブレーキ制御部を第２のサブ範囲に位置させることにより該ブレーキ制御部が第２の動作を受けたとき、車両の別の作動をなすように構成されている。一実施例では、第１の動作は、第１の方向の動作であり、第２の動作は、少なくとも所定の最小率で且つ第１の方向とは反対の第２の方向の動作である、
電動モーターは、少なくとも１つの車輪を駆動するため該車輪に作動的に接続されており、モーターコントローラは、電動モーターに電力供給するため該電動モーターにバッテリーを接続する。プロセッサがモーターコントローラへの電気的接続を有した状態で、ブレーキ制御部が第２のサブ範囲に位置しているときモーターが車輪を加速させ又は駆動させるようにするため、好ましいブレーキ制御部は、ツイストグリップスロットルを備える。一実施例では、プロセッサは、ブレーキ制御部が第２のサブ範囲に位置されるとき車両を減速するため別のブレーキシステムも作動させる。第１のサブ範囲は、当該範囲の約２５パーセントより少ない範囲であり、より好ましくは、約１５パーセントよりも少ない範囲である。好ましいブレーキ制御部は、第１及び第２のサブ範囲の間の静止位置に向かって弾性偏倚されている。
【０００８】
好ましい実施例では、本発明は、前輪及び後輪を有する電気車両のための回生ブレーキシステムを提供し、駆動輪、作動装置、回生ブレーキ制御回路及びパワー電子回路を備える。回生ブレーキ制御回路は、電位差計又はデジタルエンコーダ等のトランスジューサー、プロセスセンサー、及び、マイクロプロセッサを備える。パワー電子回路は、再充電可能な電源、電動モーター、及び、モーターコントローラを備える。作動装置はトランスジューサーに連結されている。トランスジューサー及びプロセスセンサーは、マイクロプロセッサに信号出力し、該マイクロプロセッサは、アルゴリズムに該信号を適用し、駆動車輪への回生ブレーキトルクを調整するためもコントローラへの出力信号を生成する。アルゴリズムは、駆動車輪のロックアップを防止するためのサブルーチンを備える。一実施例では、回生ブレーキシステムは、車両摩擦ブレーキシステムから独立である。別の実施例では、回生ブレーキシステムは、摩擦ブレーキシステムと協働する。
【０００９】
ブレーキシステムは、トランスジューサーが回生ブレーキコマンドを信号出力し、プロセスセンサーがゼロよりも大きい駆動車輪速度を信号出力したとき、駆動車輪に回生ブレーキトルクを印加する。好ましくは、ブレーキトルクは、オペレータにより制御されるときのトランスジューサー信号の増大と共に増加し、サブルーチンは、アンチロックトリガーが発動されたとき、ブレーキトルクを調整する。本質的には、回生ブレーキモードの間、モーターは、バッテリーに電流を供給する発電機として機能する。該電流供給は、該発電機に負荷を与え、これによりブレーキ作用を引き起こす。
【００１０】
本発明の図示の実施例では、プロセスセンサーは、後輪速度センサー及び前輪速度センサーを備える。トリガーは、前輪速度及び後輪速度が設定値だけ異なるとき作働する。一実施例では、設定限界値は、約５パーセントである。回生ブレーキトルクにおける調整は、前輪速度及び後輪速度の間の差異に関連している。例えば、トランスジューサーにより信号出力された回生ブレーキトルクが、サブルーチンにより決定された調整回生ブレーキトルクよりも小さくなく、且つ、前輪速度及び後輪速度の間の差異が所定の限界値を超えていない場合、回生ブレーキトルクはアンチロックサブルーチンにより決定されてもよい。
【００１１】
好ましくは、作動装置は、一定範囲の運動に亘って機械的に動作可能であり、車両のライダーにより位置決め制御することができる。一例としての実施例では、作動装置は、トランスジューサーと協働してマイクロプロセッサに信号出力するように作動的に構成されている。作動装置の機械的位置は、トランスジューサー信号を決定する。一実施例では、動作範囲は、複数のサブ範囲を含み、第１のサブ範囲に亘る動作は、回生ブレーキ制御を要求し、第２のサブ範囲に亘る動作は、摩擦ブレーキ制御を要求する。一例では、第１のサブ範囲は、全範囲の最初の約２５パーセント、好ましくは最初の約１０％以内の範囲であり、第２のサブ範囲は、残りの動作範囲内の変位である。
【００１２】
典型的には、車両は、第１及び第２の端部を有するハンドルバーを持っていてもよい。一実施例では、作動装置は、ハンドルバーの第１又は第２の端部に配置されたレバーを備える。別の実施例では、作動装置は、ハンドルバーに取り付けられた親指レバーを有し、第１又は第２の端部の下方に配置されている。別の実施例では、作動装置は、車両を加速制御し又は回生ブレーキ制御するため、ハンドルバーの一方の端部に配置されたツイストグリップスロットルを備えている。更に別の実施例では、作動装置は、車両の側部に配置されたフットペダルを備える。該フットペダルは、好ましくは、低速度で車両を逆進させるためにも設けてもよい。
【００１３】
一実施例では、スロットルは、ニュートラル静止位置に向かって偏倚され、且つ、両方向性であり、第１及び第２の方向にハンドルの回りに回転可能である。ツイストグリップスロットルのニュートラル位置からの第１の方向の回転は、車両加速を要求し、ツイストグリップスロットルのニュートラル位置からの第２の方向の回転は、回生ブレーキを要求する。
【００１４】
別の実施例では、ツイストグリップスロットルのニュートラル位置からの第２の方向の回転は、複数のサブ範囲を網羅し、第１のサブ範囲に亘る動作は、回生ブレーキ制御を要求し、第２のサブ範囲に亘る動作は、異なる形態のブレーキ制御を要求する。一例では、第１のサブ範囲は、当該範囲の最初の約２５パーセント以内の回転変位を含み、第２のサブ範囲は、残りの動作範囲以内の変位を含む。
【００１５】
別の実施例では、ツイストグリップスロットルは、ニュートラル静止位置に向かって偏倚され、静止位置からハンドルの回りに第１の方向に回転することができる。静止位置からの第１のサブ範囲に亘るツイストグリップスロットルの回転は、回生ブレーキ制御を要求し、第２のサブ範囲に亘るスロットルの回転は車両加速を要求する。一例では、第１のサブ範囲は、当該範囲の最初の約２５パーセント以内、より好ましくは当該範囲の最初の焼き１５％以内の回転変位を含み、第２のサブ範囲は、残りの動作範囲以内の変位を含む。
【００１６】
本発明は、回生ブレーキシステムを制御する、電気車両のためのオペレータ制御式ツイストグリップスロットルに関する。ツイストグリップスロットルは、長さ方向軸を有する、ハンドル若しくはグリップと、第１及び第２の端部と、ハンドルの第１の端部に配置され、相対回転を防止するため該端部に固定された扇形ギアと、を備える。入力ギアの回転位置を出力信号に変換するように作動的に設計され、構成されたトランスジューサーは、ツイストグリップスロットルとも連係され、該ツイストグリップスロットル内に備えられてもよい。トランスジューサーは、電位差計、デジタルエンコーダ等であってもよい。
【００１７】
好ましくは、扇形ギアは、入力ギアと噛み合うように作動的に設計、構成され、ツイストグリップスロットルのハンドルの回りの回転は、扇形ギアが入力ギアの相対位置を制御可能に変更させ、車両加速又は回生ブレーキ制御のための要求を信号出力させるようにする。トランスジューサーは、マイクロプロセッサと電子的に連通し、パワーリード線及びグラウンドとも接続されている。
【００１８】
一実施例では、当該ハンドルは、ハンドルの第１の端部内に、互いから間隔を隔てた第１及び第２の凹部を更に備え、これらの凹部は、ツイストグリップスロットルをニュートラル位置に偏倚させるため取り付け部に装着された両方向性弾性部材と協働するように作動的に設計、構成されている。
【実施例】
【００１９】
以下、本発明を図面を参照して詳細に説明する。
次の説明では、主要には説明の便利さのため、配置又は方向のいずれかへの参照が意図されているが、本発明の範囲をその例に限定することを意図したものではない。
【００２０】
図１は、２輪、即ち操舵可能前輪１２と、駆動後輪１４と、を備える本発明に係るスクーター１０を示している。前輪１２は、ハンドルバー１６により操舵可能となり、スクーターは、フットペダル２００を用いてブレーキをかけることができる。好ましくは、フットペダル２００は、ライダーの足の前部近傍に車両１０の一方側に配置され、それにより、ライダーは、ライダーの足の底部でペダル２００を容易に押すことができる。図示の実施例では、スクーターは、ライダーの足を通過させることができるようにライダーが乗るのを容易にするための通過部１７を有する。通過部１７は、フットプラットフォーム１９と、ドライバーが座るところの座席の一部分２１との間の高さの約半分よりも高い高さを有するのが好ましい。
【００２１】
図２は、左ハンドル１８及び右ハンドル２０を備えるハンドルバー１６を示す。図示の実施例では、ハンドルバー１６は、ヨーロッパのオートバイに典型的な形態で、右ハンドル２０に配置されたツイストグリップスロットル２２と、左ハンドル１８に配置されたハンドブレーキレバー２４と、を有するが、この配置は、他の実施例で変えられ、ブレーキレバーを両方のハンドルに設けることもできる。加えて、ハンドルバー１６の下方に配置され、左ハンドル１８に略平行に延在するものは、親指スイッチ又は親指レバー２６である。親指レバー２６は、ライダーがライダーの手の親指でレバーを容易に押すことができるように、ハンドルの近傍に配置されるのが好ましい。後述するように、本発明の回生ブレーキシステムは、ライダー操作式作動装置により作動され、制御されてもよい。装置を作動する例は、限定すること無く、ハンドブレーキレバー２４、親指スイッチ２６若しくは親指レバー、ハンドルバー１６に配置されたツイストグリップスロットル２２、又は、前述したフットペダルを含んでいるが、これらの例に限定するものではない。
【００２２】
図３は、スクーター１０の右ハンドル２０のため構成されたツイストグリップスロットル２２の図示の実施例の部分分解図を示している。ツイストグリップスロットル２２は、左ハンドル１８のために構成されてもよい。一実施例では、ツイストグリップの一つは、スロットルを制御し、他方は、回生ブレーキを制御する。
【００２３】
スロットルアッセンブリは、扇形ギア２８、スロットルタブ３０及び第２のタブ３２を有するツイストグリップ２６を備える。扇形ギア２８、スロットルタブ３０及び第２のタブ３２は、ツイストグリップ２６に対して相対回転しないように固定されている。ツイストグリップ２６は、好ましくは電位差計アッセンブリとして実施されるトランスジューサーアッセンブリ３４、上側カバー３６及び下側カバー３８と協働するように設計、構成され、ツイストグリップの機械的運動をスクーターの加速及び回生ブレーキを制御するための電子信号に変換する。緊急停止スイッチ６２は、上側スロットルアッセンブリカバー３６に配置されている。
【００２４】
電位差計アッセンブリ３４は、電位差計４０と、星形ギア４２と、フルスロットル停止部４４と、ツイストグリップ取り付けシリンダー４６と、スロットル偏倚要素４８と、スロットル偏倚要素５２と、スイッチ５４と、から構成される。電位差計４０は、３つのワイヤ、即ちパワーリード線５６と、グラウンド線５８と、信号ワイヤ６０と、を有する。電位差計アッセンブリ３４は、ツイストグリップ２６の取り付け部４６の回りの回転が、星形ギア４２を回転させ、電位差計の状態を変更させるように、取り付け部４６上にツイストグリップ２６を摺動可能に支持し、星形ギア４２を扇形ギア２８に噛み合わせるように作動的に設計、構成されている。
【００２５】
図３に示されるように、両方向性のスロットル戻りスプリング４８が、取り付け部４６に取り付けられてもよく、スプリング４８の両端部が、凹部４９等のツイストグリップ２６上の凹部と噛み合うように作動的に設計、構成されていてもよい。電位差計アッセンブリ３４は、ツイストグリッピ２６及び扇形ギア２８を、回転運動の設定範囲内の一つの位置で偏倚させるように、更に作働的に設計、構成されてもよい。例えば、ツイストグリップ２６は、第１のスロットル停止部４４と、第２のスロットル停止部５０との間に延在する回転運動の範囲を所有し、ツイストグリップ２６及び扇形ギア２８が、ニュートラル位置からいずれの回転方向に変位されるときでも、回転スプリングはツイストグリップ２６に弾性力を両方向的に提供することができる。
【００２６】
一実施例では、ツイストグリップ２６、扇形ギア２８及び噛み合った星形ギア４２の偏倚された回転位置は、ニュートラルのスロットル位置を表すことができ、該ニュートラル位置からの第１の方向に関する回転変位では加速が要求され、該ニュートラル位置からの第２の方向では、回生ブレーキが要求される。一例では、取り付け部４６回りでの、車両の右側から見たときのニュートラル位置から反時計回りのツイストグリップ２６の回転は、車両加速を要求する電位差計信号へと変換され、ニュートラル位置からの他方向の回転は、回生ブレーキを要求する電位差計信号へと変換される。
【００２７】
別の実施例では、ツイストグリップ２６、扇形ギア２８及び噛み合った星形ギア４２の偏倚された回転位置は、ニュートラルスロットル位置を表し、該位置から、一方向の第１の範囲に亘る回転変位信号は、回生ブレーキが要求され、それと同じ方向の第２の範囲に亘る連続的な回転変位信号は、摩擦ブレーキが要求されることを表している。
【００２８】
上記実施例は、ツイストグリップスロットルの変位を示す信号を出力するためトランスジューサーとして電位差計を利用する。しかし、例えば、デジタルシャフトエンコーダー等の他のトランスジューサーを、スロットルの変位を反映する信号データを出力するため使用してもよいことが留意されるべきである。
【００２９】
スロットルの相対位置に関するライダーへのフィードバックの量を向上させるため、異なるスクーター機能を制御するための各範囲の運動に亘る偏倚抵抗が、ライダーに容易に検知可能であるような異なる度合いの抵抗を有することが望ましい。例えば、回生ブレーキを要求するツイストグリップの運動は、車両加速を要求するツイストグリップの運動よりも、好ましくは、より少ない回転変位に亘って、より大きい変位力を要求してもよい。そのような態様におけるツイストグリップの変位は、スロットルの回転運動が回生ブレーキを要求するときのみ係合される追加の弾性部材との二方向性スプリング４８の相互作用により達成することができる。
【００３０】
例えば、追加の回転抵抗は、スロットルバイアス要素５２とのタブ３０の相互作用により達成されてもよい。タブ３０は、ツイストグリップ２６が、回生ブレーキを要求するためニュートラル位置から第２の方向に回転するため、スロットル偏倚要素５２に対して耐えるように作動的に設計され、構成されてもよい。スロットル偏倚要素５２は、ツイストグリップ２６がこの態様で回転されるときタブ３０により印加された接触力に耐えるように、作動的に設計され、構成されてもよい。この機能を達成するため、スロットル偏倚要素５２は、スプリングで負荷をかけられてもよい。代替の実施例では、スロットル偏倚要素５２は、該スロットル偏倚要素５２が例えばタブ３０等のスロットル機構の一部分に接触し又は押下されるとき、回生ブレーキシステムに信号を送るように構成される。
【００３１】
偏倚要素の抵抗の度合いは、スロットルに特殊な感覚を提供するように作動的に設計され、構成されてもよい。例えば、ツイストグリップ２６の回転変位への抵抗は、一定の運動範囲に亘って均一であり得る。代替例として、当該抵抗は、非均一態様で増大し得る。回転変位への抵抗は、直線区分と、非直線区分とを備えていてもよい。
【００３２】
作動装置は、電位差計と協働して、ライダーの回生ブレーキ要求を信号出力するように作働的に設計され、構成されてもよい。ハンドブレーキレバー２４は、ヨーロッパ式のモータースクーターに典型的な形態で左ハンドルバー１８上に配置されてもよい。弾性偏倚されたニュートラル位置からのハンドブレーキレバー２４の偏倚は、電位差計の状態を、回生ブレーキ要求量の信号へと制御式に変更させることが可能である。例えば、要求された回生ブレーキトルクは、変位の大きさに対して増加され得る。当該関係は、数式により定義され、実験により経験的に決定されてもよい。一実施例では、ハンドブレーキレバー２４は、回生ブレーキのみを作動させ、後部摩擦ブレーキが消される。別の例でｈあ、ハンドブレーキレバー２４の第１の範囲に亘る変位は、回生ブレーキを作動させ、第２の範囲に亘るレバーの変位は、従来のドラムブレーキ又はディスク摩擦ブレーキを作動させる。例えば、レバーの移動範囲の１／４より小さいレバー変位は、回生ブレーキ制御を信号出力し、レバー移動範囲の１／４以上のレバー変位は、従来のブレーキ制御を信号出力する。更に別の実施例では、ハンドブレーキレバー２４の変位は、従来のドラム又はディスク摩擦ブレーキと並列に回生ブレーキを作動させる。本実施例では、ブレーキ制御モジュールが、回生ブレーキの実施がライダーに明白となるように、回生ブレーキ及び摩擦ブレーキを混合させるためデューティ因子マップを使用することになるであろう。
【００３３】
図４は、本発明に関する機能的要素を示すブロック図を表している。電位差計４０を備えたライダー入力装置は、作動装置からの機械的なライダー入力を電気信号に変換するように作動的に構成され、該電気信号は、スクーターコントローラ１１８のマイクロプロセッサを備える回生ブレーキ制御モジュール６４へと伝達される。制御モジュール６４は、少なくとも１つのプロセス監視センサー６６からの入力信号を更に受信する。当該プロセス監視センサー６６は、例えば駆動車輪速度、前輪速度及び車両加速度計の測定結果等の計器データを提供することができる。
【００３４】
回生ブレーキ制御モジュール６４は、使用中に、回生ブレーキシステム入力信号を受信し、アルゴリズムを該信号に適用し、駆動輪への回生ブレーキトルクを調整するため、モーターコンプレッサ１０２に出力信号を伝達する。回生ブレーキ制御の間のバッテリーパック１０４の充電状態は、スクーターコンプレッサ１１８及び充電コントローラ１６０により調整される。
【００３５】
スクーター電動モーター１００は、スクーターを駆動するため駆動力を提供する。スクーターモーター１００は、特に本発明の目的のためコルモルゲン社（www.kollmorgen.com）により作られた、三相スロット付きのブラシレス永久磁石モーターであるのが好ましい。以下の表１は、本発明の好ましい実施例で使用されるモーターの仕様をリストに掲げているが、他の無数の仕様も満足され得ることが留意されるべきである。特に、異なる数の極を有し、より大きな又はより小さなパワー及びトルク、ピークパワートルクを有する、モーターが、本発明に関連して使用するため用いられてきた。
【００３６】
スクーターモーター１００は、スクーターモーターコントローラ１０２から三相電圧を受け取る。モーターコントローラは、その入力としてＤＣ電圧バッテリーを有し、バッテリー電圧を、モーターへの三相出力へと変換する。好ましくは、スクーターモーターコントローラ１０２は、スクーターモーター１００を駆動するため、例えば、パルス幅変調等の変調信号を出力する。スクーターモーターコントローラ１０２は、バッテリーパック１０４をスクーターモーターに接続するため必要となる波形を選択的に生成するようにゲート操作（制御）される、高出力の半導体スイッチを備える。
【００３７】
バッテリーパック１０４は、少なくとも１００ＶＤＣを提供するため十分に、直列に接続されたバッテリーを備えるのが好ましい。バッテリーパック１０４は、鉛酸型バッテリー又はＮｉ−Ｚｎバッテリーのいずれかを備えるのが好ましいが、ニッケル水素金属、リチウムイオン等の他のバッテリー型式を使用することもできる。いすれの種類のバッテリーが使用されるかによらず、本発明の目的にとって、当該バッテリーが充電可能であるということが重要である。従来のバッテリー充電器１０６は、バッテリーパック１０４が再充電される一つの方法である。バッテリー充電器１０６は、スクーターに搭載されてもよく、プラグ１０８等を介してＡＣコンセントに接続可能である。代替例として、バッテリー充電器１０６は、車両から着脱され、高電流の充電セッションの間でのみスクーターに接続されてもよい。
【００３８】
【表１】
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【００３９】
バッテリーパック１０４を再充電するためＡＣコンセントに接続するバッテリー充電器１０６に加えて、搭載型充電システム１１０をスクーターに組み込むこともできる。図４の実施例は、搭載型充電システムを更に装備するハイブリッド車両であり、該充電システムは、搭載型の発電源１１２と、該搭載型発電源１１２に燃料供給する燃料供給源１１４と、搭載型発電源１１２の出力をバッテリーパック１０４を充電するのに適した形態に変換する、コンバータ／充電コントローラ１１６と、を備える。搭載型発電源は、燃料電池、内燃エンジン又はそれらの両方を備えていてもよい。他の実施例は、ハイブリッドでなく、搭載型の発電源を備えていない。
【００４０】
スクーターコントローラ１１８は、モーターコントローラ１０２、バッテリー充電器１０６（スクーターに搭載されたとき）、搭載型発電源１１２、及び、コンバータ／充電コントローラ１１６に信号を送る。バッテリーパックの充電は、バッテリーモニター１２０を介して監視され、これは、スクーターコントローラの作動に影響を及ぼすことができる情報を提供するためスクーターコントローラ１１８に接続される。バッテリーパックのエネルギー状態は、燃料計がガソリン駆動式スクーターを監視するため使用されるのと同様に、ユーザーがバッテリーパック１０４の状態を監視することができるように、バッテリー計１２２に表示される。燃料供給源１１４の状態は、ユーザーの利便性のため燃料計１２４上に同様に表示される。
【００４１】
図５は、本発明の回生ブレーキアルゴリズムを表している。当該アルゴリズムは、ソフトウェアで実行され、スクーターコントローラ１１８と連係したプロセッサ上で動作する。この議論の目的のため、ゼロより大きい速度は、車両の前進運動に対応する車輪速度を示している。これとは反対に、ゼロより小さい速度は、車両の後進運動に対応する車輪速度を示している。
【００４２】
本発明によれば、制御モジュールは、電位差計の信号を監視し（Ｓ１１０）、ライダーが回生ブレーキを要求したか否かを判定する（Ｓ１２０）。電位差計の信号が、回生ブレーキがライダーにより要求されていることを示している場合、スクーターコントローラは、駆動輪の速度センサーからのデータを評価し、駆動輪がゼロよりも大きい速度を持っているか否かを判定する（Ｓ１３０）。ライダーが回生ブレーキを要求し、駆動輪の速度がゼロよりも大きくない場合（Ｓ１３５）、回生ブレーキトルクが適用されず、コントローラはステップＳ１１０に戻る。
【００４３】
しかし、ライダーが回生ブレーキを要求し、駆動輪の速度がゼロよりも大きい場合（Ｓ１４０）、制御モジュールは、モーターコントローラに、回生ブレーキトルクを駆動モーターに印加することを指令する（Ｓ１５０）。回生ブレーキトルクの大きさは、より詳細に後述されるように、ライダー要求量（即ち、電位差計信号）及び他の作動パラメータに基づいて制御モジュールにより決定される。一実施例では、回生ブレーキトルクは、電位差計の信号の増加と共に増大する。
【００４４】
回生ブレーキトルクが印加されたとき（Ｓ１５０）、制御モジュールは、各車輪の速度を判定するため、前輪及び後輪のセンサーからの信号を評価する（Ｓ１６０）。アンチロック回生ブレーキを監視するべきか否かを判定するため前輪及び後輪の速度が制御モジュールにより評価され、トリガーが作動されたときアンチロック回生ブレーキが始動される（Ｓ１７０）。一実施例では、トリガーは、前輪及び後輪の速度が設定値だけ異なるとき作動される。例えば、トリガーは、前輪及び後輪の速度が５％よりも大きく異なると制御モジュールが判定したとき、アンチロック回生ブレーキを作動するようにプログラムすることができる。
【００４５】
ロックアップ条件が生じず、発生する兆候もない場合（即ち、アンチロック回生ブレーキトリガーが作動されない）、要求された回生ブレーキトルクは、駆動輪に印加されたままとなり、更新された回生ブレーキ要求信号が調査される（Ｓ１１０）。代替例として、ロックアップ条件が制御モジュールにより判定された場合（即ち、アンチロック回生ブレーキトリガーが作動される場合）、制御モジュールは、要求された回生ブレーキトルクを減少させるようにモーターコントローラに信号出力する（Ｓ１８０）。
【００４６】
調整される回生ブレーキトルクは、印加された回生ブレーキトルクとトリガーを作動させたところのロックアップ条件との間の所定の関係に基づいて制御モジュールにより決定される。例えば、制御モジュールと連係するメモリは、マップ又はルックアップテーブルとして、データＤ（ｘ１、ｘ２、．．．ｘＮ）を格納することができる。これらは、例えば検出されたモーター速度、回生ブレーキ電位差計信号、前輪及び後輪速度データ等々のＮ個のパラメータからの作動データの関数として回生ブレーキトルク用のデューティ因子を表している。一例として、Ｎ＝２の場合には、データＤ（ｘ１．ｘ２）は、ｘ１＝回生ブレーキ電位差計信号、ｘ２＝モーター速度に関する情報を格納することができる。制御モジュールは、デューティ因子格納デバイスから作動データに対応する調整された回生ブレーキトルクを表すデューティ因子データＤ（ｘ１，ｘ２）を選択するであろう。任意のデューティ因子データＤ（ｘ１、ｘ２）は、与えられた作動データに関してデューティ因子マップ格納デバイスに見出されなかい場合には、デューティ因子データは、調整された回生ブレーキトルクを発生するため補間法により計算され、又は、作動データそれ自体が、データテーブルＤ（ｘ１，ｘ２）内のインデックスに対応するように、切り捨て又は丸め操作されてもよい。
【００４７】
回生ブレーキトルクを調整した後、制御モジュールは、回生ブレーキトルクのための更新された要求を決定するため、電位差計信号を調査する（Ｓ１９０）。更新された要求は、調整されたトルクと比較される（Ｓ２００）。更新された要求された調整されたトルクよりも小さい場合、制御モジュールは、更新要求された回生ブレーキトルクを印加するためモーターコントローラに信号出力する（Ｓ１５０）。代替例として、ライダーにより要求された更新回生ブレーキトルクが、調整された回生ブレーキトルクよりも小さくない場合、制御モジュールは、調整された回生ブレーキトルクを印加するため、モーターコントローラに信号出力し続ける。
【００４８】
アンチロックサブルーチンを完了（Ｓ２１０）した後、制御モジュールは、プロセスセンサーを再調査し（Ｓ１６０）、ロックアップトリガー条件のための信号をテストする（Ｓ１７０）。トリガー条件が満足された場合、印加された回生ブレーキトルクは調整され（Ｓ１８０）、上述されたように評価される（Ｓ１９０、Ｓ２００）。トリガー条件が満足されていない場合（即ち、ロックアップが生じず、生じる兆候もない場合）、制御モジュールは、印加された回生ブレーキトルクを、駆動モーターに印加するため、モーターコントローラに信号出力し続け、論理シーケンスＳ１１０の開始時点へと戻る。
【００４９】
図６は、本発明に係る回生ブレーキシステムを有するスクーターのための電気システム２２０の一例としての実施例を示している。図６の実施例では、ライダー制御式の回生ブレーキ要求は、車両加速スロットル２２から別個の作動装置２２２の作動によりもたらされる。別個の作動装置２２２は、中でも、別個のハンドブレーキ、親指レバー、又は、フットペダルとすることができる。
【００５０】
しかし、上述されたように、スロットルは、車両加速及び回生ブレーキをも要求する二重の役割を奏することができる。一実施例では、スロットル２２は、図４の両方向性のツイストグリップスロットルである。上述されたように、スロットルは、ニュートラルの静止位置に向かって偏倚され、第１及び第２の方向いハンドルの回りに回転することができる。ニュートラル位置からの第１の方向におけるスロットル２２の回転は、車両加速を要求し、スロットル２２のニュートラル位置からの第２の方向における回転は、回生ブレーキを要求する。加えて、ニュートラル位置の第２の方向におけるハンドルの回転は、複数のサブ範囲を網羅してもよい。例えば、第１のサブ範囲に亘る運動は、回生ブレーキを要求し、第２のサブ範囲に亘る運動は、別の種類のブレーキ制御を要求することができる。一実施例では、第１のサブ範囲は、当該範囲の最初の約２５パーセント又は約１０パーセント内の回転変位を含んでいてもよく、第２のサブ範囲は、残りの運動範囲内の変位を含んでいてもよい。
【００５１】
別の実施例では、スロットル２２は、ニュートラル静止位置に向かって変位され、当該静止位置から第１の方向のみに（即ち、両方向性ではない）当該ハンドルの回りに回転することができる。そのような場合には、スロットルの静止位置からの第１の方向における第１のサブ範囲に亘る第１の回転位置への回転は、回生ブレーキ制御を要求し、ハンドルの第１の回転位置からの第２の方向における第２のサブ範囲に亘る第２の回転位置への更なる回転は、車両加速を要求するようにしてもよい。一例では、第１のサブ範囲は、総合した範囲のうち最初の約１０又は約１５パーセント内の回転変位、より好ましくは、総合範囲の１０パーセント内の回転変位を含んでいてもよい。第２のサブ範囲は、残りの運動範囲内の変位を含んでいてもよい。別の実施例では、例えばハンドレバー又はフットペダル等のブレーキ制御部の例えば約１０パーセント等のブレーキ制御移動の最初の部分で、回生ブレーキ制御を作動し、更なる操作が、回生ブレーキに加えて又はこれに代わって、例えば摩擦ブレーキ等の１つ以上の異なる種類のブレーキ制御を作動させる。
【００５２】
また、スロットル２２は、（地面に足を置いた状態で）非常に低速度で操作するための逆転可能出力を車両が持つことを可能にする。逆転方向の最大駆動トルクは、非常に減少され、車両速度は、歩くペースに限定される。ライダーは、ハンドルバー上のスイッチを介して逆転操作を可能にする。一実施例では、一方向における回転変位を可能にするツイストグリップスロットルは、ハンドルバー上のスイッチが逆転モードに配置されるとき、車両を逆転作動させる。別の実施例では、スロットルツイストグリップが、ニュートラル静止位置に対して両方向に作動可能となる。車両の右手側から見たときハンドルグリップを反時計回りの方向にひねることにより、前方向のスロットルが制御され、ハンドグリップをその反対方向にひねることにより、通常の前進作動モードで回生ブレーキが制御され、逆転モードでは逆転トルクが制御される。
【００５３】
代替の実施例では、センサーは、ツイストグリップスロットルが、そのニュートラル位置に向かって回転される率、又は、車輪へのパワー要求量を少なく済ませるため一方向に回転される率を検出する。次に、スロットルが回生ブレーキに通常割り当てられた任意の範囲に位置される前にさえも、回生ブレーキ制御がスロットルのねじれ率に比例して適用される。
【００５４】
上記発明は、幾つかの好ましい実施例を参照して説明されたが、本発明の発明には、これらの実施例に限定されるものではないことが留意されるべきである。例えば、圧力トランスジューサーは、スクーターコントローラへの回生ブレーキ要求量を信号制御するため、液圧作動装置を使用されてもよい。そして、搭載型加速装置を、アンチロックブレーキのサブルーチンのための独立速度計算を提供するため使用してもよい。上記実施例は、一つの実施例の幾つかの特徴が別の実施例の特徴に使用されるように、修正することもできる。当業者ならば、これらの好ましい実施例の変形例でって、その範囲が添付した請求の範囲により画定されるところの本発明の精神に含まれるところの好ましい実施例の変形例を見出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】図１は、本発明の回生ブレーキシステムを有するスクーターの左側面図である。
【図２】図２は、図１のスクーターの頂面図である。
【図３】図３は、図１のスクーターのためのツイストグリップスロットルの一例としての実施例の部分分解図である。
【図４】図４は、図１のスクーターのための一例としての電気システムのブロック図である。
【図５】図５は、図１のオートバイの電気システムのための回生及びアンチロックブレーキのルーチンを示すフローチャートである。
【図６】図６は、本発明に係る回生ブレーキシステムを有するスクーターのための電気システムのブロック図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【手続補正書】
【提出日】平成16年11月16日(2004.11.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
本発明に係る回生ブレーキシステムを有するスクーターのための電気システム２２０の一例としての実施例では、ライダー制御式の回生ブレーキ要求は、車両加速スロットル２２から別個の作動装置の作動によりもたらされる。別個の作動装置は、中でも、別個のハンドブレーキ、親指レバー、又は、フットペダルとすることができる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５５】
【図１】図１は、本発明の回生ブレーキシステムを有するスクーターの左側面図である。
【図２】図２は、図１のスクーターの頂面図である。
【図３】図３は、図１のスクーターのためのツイストグリップスロットルの一例としての実施例の部分分解図である。
【図４】図４は、図１のスクーターのための一例としての電気システムのブロック図である。
【図５】図５は、図１のオートバイの電気システムのための回生及びアンチロックブレーキのルーチンを示すフローチャートである。
【国際調査報告】
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