(57)【要約】【解決課題】経済性を優先して電動二輪車を運転しなければならないという要請を満足しつつ、パワーを必要とする場面では運転モードを運転者に負担を与えることなくパワーモードに切り換えて電動二輪車を駆動できるようにした、電動二輪車の駆動装置を提供する。【解決手段】駆動輪２２を駆動させる電動機２８と、この電動機を動力性能優先運転モード又は経済性優先運転モードで運転する電動機運転制御装置３０とを備える。電動機運転制御装置３０は、スロットル操作量センサの測定値からスロットル操作量変化率を求め、この変化率に応じて現在の運転モードを所定時間の間他の運転モードに切り換え、この所定時間経過後元の運転モードに復帰させる制御を実行する。【選択図】  図２
2004274879.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動輪を駆動させる電動機と、この電動機を動力性能優先運転モード又は経済性優先運転モードで運転する電動機運転制御装置とを備える電動二輪車の駆動装置において、前記電動機運転制御装置は、スロットル操作量センサと、スロットル操作量変化率を求めるスロットル操作量変化率取得手段と、この変化率に応じて現在の運転モードを所定時間の間他の運転モードに切り換え、この所定時間経過後元の運転モードに復帰させる運転モード切換制御手段と、を備えることを特徴とする電動二輪車の駆動装置。
【請求項２】
前記運転モード切換手段は、経済性優先運転モードの時に前記スロットル操作量変化率が所定値以上であることを判定し、所定時間の間経済性優先運転モードから動力優先モードに運転モードに変更し、この所定時間経過後運転モードを経済性優先運転モードに復帰させるように構成した請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記電動機運転制御装置は、前記電動機の現在の運転モードを判定する運転モード判定手段を備える請求項１又は２記載の装置。
【請求項４】
前記電動機運転制御装置は、前記電動機の運転モードを経済性優先モードに優先設定するように構成された請求項１乃至３の何れか１項記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、電動二輪車の駆動装置に係わり、特に、電動機を、走行距離が優先される運転モード、又は動力性能が優先される運転モードで運転する電動機運転制御装置を備えた電動二輪車の駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の自動二輪車においては、限られた電気容量のバッテリによって電動機を運転しなければならないために、通常、電動機を、走行距離を優先する経済性優先モード（エコノミーモード）で運転し、駆動トルクを必要とするときには電動機の動力性能を優先する動力性能優先モード（パワーモード）で運転することが行われている。
【０００３】
例えば、特開平１１−２０５９１４号公報（特許文献１）には、エコノミーモードとパワーモードとを切り替えるモード切替えスイッチを備えた電動二輪車が開示されている。パワーモードでは電動機の最大許容電流値がエコノミーモードの許容値よりも大きくなって、電動機の駆動トルクが増大される。運転者はモード切替えスイッチを適切に操作することにより、平坦路の定速度運転時などではエコノミーモードを選択し、加速時や登坂時など動力性能を必要とする時にはパワーモードに切替えて電動二輪車を運転している。
【０００４】
なお、前記特許文献１には、エコノミーモード選択時における電動機のパワー不足を補うために、車両が登坂中である場合には、これを検出してエコノミーモード最大許容電流値を大側に補正することによって、電動スクータのように最大出力が小さい電動車両であっても登坂性能に支障を来たすことが無いようにした電動車両の出力制御装置が記載されている。
【特許文献１】特開平１１−２０５９１４号公報
【発明が解決しようとする課題】
電動二輪車が登坂時以外でパワーを必要とする、例えば、加速時や追い越し時などにおいて、エコノミーモード選択時では必要な駆動力が得られない一方、パワーを必要とする場面では、その都度運転者がモード選択スイッチを操作しなければならないとすることは、運転者に負担を強いることになる。
【０００５】
そこで、この発明は、車両の走行状態に合わせて電動機の運転モードを変更できるとともに、その変更に際して運転者に負担を与えない電動二輪車の駆動装置を提供することを目的とする。
【０００６】
さらに、本発明の他の目的は、経済性を優先して電動二輪車を運転しなければならないという要請を満足しつつ、パワーを必要とする場面では運転モードを運転者に負担を与えることなくパワーモードに切り換えて電動二輪車を駆動できるようにした、電動二輪車の駆動装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、この目的を達成するために、駆動輪を駆動させる電動機と、この電動機を動力性能優先運転モード又は経済性優先運転モードで運転する電動機運転制御装置とを備える電動二輪車の駆動装置において、前記電動機運転制御装置は、スロットル操作量センサと、スロットル操作量変化率を求めるスロットル操作量変化率取得手段と、この変化率に応じて現在の運転モードを所定時間の間他の運転モードに切り換え、この所定時間経過後元の運転モードに復帰させる運転モード切換制御手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
したがって、電動機がエコノミーモードで運転されているときに、追い越し時や登坂時等動力性能を必要とするあらゆる場合に、電動機の運転モードが所定時間の間パワーモードに自動的に切り換えられ、所定時間経過後はエコノミーモードに自動復帰するために、運転者に負担を与えること無く、経済性を優先しつつ必要な動力性能優先運転を実現することができる。
【０００９】
なお、本発明の具体的実施形態によれば、既述の本発明において、前記運転モード切換手段は、経済性優先運転モードの時に前記スロットル操作量変化率が所定値以上であることを判定し、所定時間の間経済性優先運転モードから動力優先モードに運転モードに変更し、この所定時間経過後運転モードを経済性優先運転モードに復帰させるように構成されている。また、前記電動機運転制御装置は、前記電動機の現在の運転操作モードを判定する運転モード判定手段を備える。また、前記電動機運転制御装置は、前記電動機の運転モードを経済性優先モードに優先設定するように構成されている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に本発明に係わる駆動装置を備えた電動二輪車を、図１に基づいて説明する。図１において、左右の車体フレーム１１の後端部には左右一対のリアアームブラケット１９がそれぞれ溶着されている。リアアームブラケット１９には、リアアーム２０の前端がピポット軸２１にて揺動（回動）自在に支持されている。リアアーム２０の後端には駆動輪である後輪２２が回転自在に軸支されており、リアアーム２０と後輪２２はリアクッション２３によって車体フレーム１２に懸架されている。左右の車体フレーム１１の下方にはフットステップ２４がそれぞれ取り付けられており、リアアーム２０の下部にはサイドスタンド２５が軸２６によって回動可能に軸支されている。サイドスタンド２５はリターンスプリング２７によって閉め方向に付勢されている。
【００１１】
リアアーム２０の後端の円形の部分には、車幅方向に扁平な形状の薄型のアキシャルギャップ型電動機２８が収容されている。電動機２８に隣接して、電動機２８を制御する電動機運転制御装置３０と、電動機２８のロータの回転位置を検出するエンコーダ３２とが収容されている。このエンコーダの信号は電動機運転制御装置３０に出力されて、運転制御装置３０は電動機の回転速度を検出することができる。この回転速度から車両の走行速度を求めることができる。
【００１２】
図１に示す電動二輪車１は、その車体前方上部にヘッドパイプ２を備え、ヘッドパイプ２内にはステアリング軸が回動自在に挿通されている。このステアリング軸の上端にはハンドル３が取り付けられている。ハンドル３の両端にはグリップ４が取り付けられており、前進方向右側のグリップ４は回動可能なスロットルグリップに相当する。
【００１３】
ヘッドパイプ２の下部には左右一対のフロントフォーク５の上部が取り付けられており、各フロントフォーク５の下端に前輪６が前車軸７によって回転自在に軸支されている。前記ハンドル３の中央上にはメータ８が配置され、メータ８の下方には、ヘッドランプ９が配され、その両側にはフラッシャランプ１０がそれぞれ設けられている。
【００１４】
ヘッドパイプ２からは左右一対の車体フレーム１１が車体後方に向かって延設され、車体フレーム１１は丸パイプ状であり、ヘッドパイプ２から車体後方に向かって斜め下方に延びた後、後方に向かって円弧状に曲げられて車体後方に略水平に延びたものである。右車体フレーム１１の後端部からは、斜め上方に向けて、左右一対の車体フレーム１２が延設され、シート１３の後方で互いに接続されている。
【００１５】
左右一対の車体フレーム１２の間にはバッテリ１４が配置されている。左右の車体フレーム１２には、逆Ｕ字状を成すシートステーが接続され、左右一対のステー１５で支持されているシートステーにはシート１３が開閉可能に配置されている。車体フレーム１２の後端に取り付けられたリヤフェンダ１６の後面にはテイルランプ１７が取り付けられており、その左右にはフラッシャランプ１８が設けられている。
【００１６】
図２は、電動機運転制御装置３０を備える駆動装置のブロック図である。ここに示された駆動装置は、駆動輪（後輪）駆動用電動機である誘導モータ２８をトルク制御方式にて駆動する。図１の後輪２２は誘導モータ２８に変速機構を介することなく接続されており、誘導モータの回転はインバータ５０により制御される。インバータ５０は制御装置３０から出力されるＰＷＭパルスＰＵ，ＰＶ，ＰＷにより制御されるものであり、バッテリ電源７の直流電圧が３相交流電圧に変換されて誘導モータ２８に供給される。
【００１７】
電動機運転制御装置３０には、スロットル操作量が入力されている。スロットル操作量はスロットルバルブの開度に対応した信号量Ｓ１を出力するスロットルポテンショ（スロットル操作量センサ）５８によって検出される。その他、制御装置３０に入力する信号としては、モータ速度Ｍ ，モータ電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗ、ブレーキ操作量Ｂがある。符号５９はブレーキである。電動機運転制御装置３０は、マイクロコンピュータ及び周辺デジタル回路からなるＥＣＵとして構成されている。マイクロコンピュータのメモリには、運転制御プログラムが予め設定記憶されている。モータ回転速度、及び、モータ電流をモータ速度検出器６１（既述のエンコーダ），電流検出器６２ａ，６２ｂ，６２ｃで検出している。
【００１８】
制御装置３０はトルク指令演算部６４，ベクトル電流指令演算部６５，電流制御部６６を備えている。ベクトル電流指令演算部６５は、パワーモード運転制御部６５Ａとエコノミーモード運転制御部６５Ｂとを備えている。また、運転モード継続時間設定部６５Ｃと、バッファ内に定義された運転モード判定フラグ６５Ｄを備えている。
【００１９】
トルク指令演算部６４では、スロットル開度Ｓ１やその他必要な信号読み込んで、運転者が要求している誘導モータ２８のトルク指令Ｔを演算している。このトルク指令Ｔはベクトル電流指令演算部６５に入力される。ベクトル電流指令演算部６５は、演算された界磁電流指令ｉａ とトルク電流指令ｉｂ を電流制御部６６に出力する。
【００２０】
電流制御部６６では、界磁電流指令ｉａ，トルク電流指令ｉｂ、および、モータ速度Ｍを用いて、ベクトル制御演算処理によってインバータ５０への電流指令値を演算する。さらに、モータ電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを電流制御部６６にフィードバックし、ＰＷＭパルスＰＵ，ＰＶ，ＰＷがインバータ５０へ出力される。よって、誘導モータ６３に必要なモータ電流をインバータ５０から供給することができる。
【００２１】
ベクトル電流指令部６５は、前記フラグ６５Ｄの設定値を参照して、運転モードを切り換え、かつ、この切り換えに当り、スロットル操作量変化率（スロットル操作速度）をポテンショ５８からの信号Ｓ１に基づいて演算し、パワーモード又はエコノミーモードでの界磁電流指令ｉａ及びトルク電流指令ｉｂを求める、運転モード切換手段・スロットル操作量変化率取得手段・ベクトル電流演算手段６５Ｅを備えている。
【００２２】
パワーモード指令部６５Ａは、モータ速度Ｍ を受領して、パワーモード時の界磁電流を演算し、これをベクトル電流演算手段６５Ｅに出力する。パワーモードでは誘導モータ２８の最大トルクを発生できるように、モータ速度 に対して最大界磁電流が求められる。エコノミーモード指令部６５Ｂでは、トルク指令Ｔ に対してエコノミーモード時の界磁電流を演算している。必要なモータトルクを発生する上でモータ電流が最小となるように界磁電流を選択する。トルク指令Ｔ が減少するに伴いエコノミーモードの界磁電流を減少させる。
【００２３】
ベクトル電流演算手段６５Ｅは、パワーモード時には、パワーモード時界磁電流を界磁電流指令ｉａとして出力する。エコノミーモードであるときには、エコノミーモード時界磁電流を界磁電流指令ｉａ出力する。ベクトル電流演算手段６５Ｅは、トルク指令Ｔ と界磁電流指令ｉａから、トルク電流指令ｉｂを演算する。
【００２４】
フラグ６５Ｄには、エコノミーモードがパワーモードに優先して設定されている。運転モード切換手段６５Ｅは、運転者がスロットルグリップを増速側に操作し、スロットル操作量の変化率が所定値以上の場合には、エコノミーモードをパワーモードに切り換える。このとき、フラグの設定値がパワーモードの値に更新される。
【００２５】
次に、制御装置３０の処理動作を図３に示すフローチャートに基づいて説明する。先ず、電動機を始動させると、図３のフローチャートがＥＣＵのタイマ割り込み処理によって実行される。電動機始動時には、前記ベクトル電流指令演算部６５の運転モード判定フラグ６５Ｄにはエコノミーモードに相当する「０」が強制設定される。後述のように、スロットル操作変化率が演算され、この演算値に基づいてフラグ設定値が変更される。
【００２６】
ステップ３００において、ベクトル電流演算手段６５Ｅは判定フラグの値を読み込んで、運転モードを判定する。判定フラグがエコノミーモードである「０」の時には、ステップ３０２に移行して、スロットル操作量変化率手段６５Ｅは、スロットルポテンショの出力を取得してスロットルの操作量の変化率を演算する。
【００２７】
運転モード切換手段６５Ｅは、スロットル操作量の変化率が増速側に所定値以上であるか否かを判定し、これが肯定された時に、運転モード判定フラグにパワーモードに対応する「１」を設定する（ステップ３０４，３０６）。ステップ３０４において、スロットル操作量の変化率が所定値以下の時にはリターンする。
【００２８】
ステップ３０８では、ベクトル電流演算手段６５Ｅが、運転モード継続時間設定部６５Ｃに設定されたパワーモード設定時間（特許請求の範囲の「所定時間」）に基づいて、パワーモードフラグセット時からこの設定時間が経過したかどうかをタイマカウント値に基づいて判定する。設定時間が経過する前は、フラグ＝「１」を維持してリターンする。設定時間が経過すると、ステップ３１０に移行してフラグがリセット（エコノミーモードの「０」にセット）されてリターンする。
【００２９】
電動機運転制御装置３０は、運転モード判定フラグを常時監視し、運転モードフラグに対応したモードで電動機を運転するためのベクトル電流演算を行い、パワーモード或いはエコノミーモードでの界磁電流及びトルク電流を演算して、電流制御部６６に出力する。
【００３０】
パワーモード時における電動機の運転制御の態様としては、モータ電流を通常スロットル全開値以上のブースト値になるまで増加させる方法、最高速の上限値をアップさせる方法、最大許容モータ電流値をエコノミーモード時の最大電流値よりも増加される等特に限定されない。
【００３１】
既述の制御ルーチンにおいて「パワーモード設定時間」とは、バッテリ消費を抑制しながら、動力優先運転を実行する上で最適な範囲内の最小時間であることが好ましい。また、この「設定時間」を車速・モータ回転速度、スロットル操作量の変化率等に基づいて固定値ではなく可変値にしても良い。例えば、車速・モータ回転速度が小さい場合、スロットル操作量の変化率が大きい場合には比較的長い時間を設定し、反対の場合には比較的短い時間を設定する。要はパワーモード走行を必要とする場合には、この期間中パワーモード用のフラグを維持することである。
【００３２】
運転モードの切換手段による運転モードの切換・復帰手法としては、既述のようにタイマによる切換に限られず、スロットル操作量の変化率の減速を検出したときに切換前の運転モードに復帰させる手段、スロットルが全閉含む所定値以下になったことを検出したときに復帰させる手段、メインスイッチがオフされ、その後メインスイッチが投入されたときに復帰させる手段、車速が０になったときに復帰させる手段でも良いし、これらを組み合わせた手段でも良い。すなわち、車両の減速側等非増速状態に至ったことを捉えて、パワーモードに切り換えられた運転モードをエコノミーモードに復帰させる手段であれば良い。
【００３３】
また、既述の実施形態ではモード選択スイッチを必要としないが、モード選択スイッチを設けても良い。この場合、運転制御装置３０は、モード選択スイッチ信号に基づいて運転モードを変更する。モード選択スイッチがエコノミーモード位置にあった場合、スロットル操作量変化率に基づいて、運転モードが一時的にパワーモードに切り換えられる。
【００３４】
なお、運転モードスイッチ位置がパワーモード位置の場合には、スロットル操作量の変化率が減速側になったとき、すなわちスロットルグリップを緩めた場合等車両が減速或いは非増速状態に至ったときには、運転モードが一時的にエコノミーモードになるようにしても良い。
【００３５】
制御装置３０はモード切換スイッチ位置を検出して運転モード判定フラグを設定するが、スロットル操作量変化率に基づいて運転モードを切り換える場合には運転モード選択スイッチ位置の如何に拘わらず、異なる運転モードが判定フラグに一時設定されることになる。
【００３６】
次に、図３に基づいて、電動二輪車駆動装置の動作を具体的に説明する。今、電動機がオンされると、運転モード判定フラグにエコノミーモード設定値「０」がセットされる。この状態から、平坦路定速度走行に至ると、ステップ３００からステップ３０２に移行し、ステップ３０４において否定判定されて、エコノミーモードが継続される。
【００３７】
次に、スロットルグリップを回転させて電動二輪車を増速させようとすると、ステップ３０４からステップ３０６に移行し、ステップ３０８において否定判定されて、パワーモード走行が開始される。
【００３８】
電動二輪車の加速途中では、ステップ３００からステップ３０８に移行して、所定時間経過するまで、パワーモード走行が継続される。所定時間経過後は、ステップ３０８からステップ３１０に移行してエコノミーモード走行にリターンする。この駆動装置によれば、運転モード選択スイッチを省略しても、エコノミーモード走行中、動力性能優先の走行が必要となった場合でも、経済性を損なうことなく電動二輪車のパワー走行が可能となる。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、駆動輪を駆動させる電動機と、この電動機を動力性能優先運転モード又は経済性優先運転モードで運転する電動機運転制御装置とを備える電動二輪車の駆動装置において、前記電動機運転制御装置は、スロットル操作量センサと、スロットル操作量変化率を求めるスロットル操作量変化率取得手段と、この変化率に応じて現在の運転モードを所定時間の間他の運転モードに切り換え、この所定時間経過後元の運転モードに復帰させる運転モード切換制御手段と、を備えることを特徴としたので、車両の走行状態に合わせて電動機の運転モードを自動的に変更できるようにしたとともに、その変更に際して運転者に負担を与えない電動二輪車の駆動装置を提供することができる。
【００４０】
したがって、電動機がエコノミーモードで運転されているときに、追い越し時や登坂時等動力性能を必要とする場合には所定時間の間パワーモードに自動的に切り換えられ、所定時間経過後はエコノミーモードに自動復帰するために、運転者に負担を与えること無く、経済性を優先しつつ必要な動力性能優先運転を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる駆動装置を備えた電動二輪車の側面図である。
【図２】電動機の運転制御装置のブロック図である。
【図３】運定制御装置の処理動作を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
１  電動二輪車、２２  駆動輪、２８  電動機、３０  電動機運転制御装置、５８  スロットル操作量センサ
【図１】
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【図２】
2004274879.tif 000004
【図３】
2004274879.tif 000005