CN1033437C - 向电气机动车的马达供电的供电*** - Google Patents

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Abstract

一种向电气机动车供电的电气***，包括一个变直流为交流以便向马达20供给交流电的马达驱动电路30，该电路设有一个平滑电容器34和多个半导体开关器件Q1至Q6，并内装于马达20中。一个电磁继电器32设置在马达驱动电路箱31内，并且由该电磁继电器32的触点对32a控制向马达驱动电路30提供和中断主电流的供给。该供电***能防止平滑电容器外部放电，并有较短的主电流供给电缆以减少不必要的电力损失。

Description

本发明涉及向电动摩托车之类的电气机动车的马达供电的供电***的改进。
本专利申请的申请人以前在日本专利申请第3-293693号中提出过一种用于电气机动车的动力装置，该装置有一个整体地内装于一个直流无刷马达中的马达驱动电路，以简化供电***的布线并以很小尺寸构成供电***。
图7是公知的向马达供电的供电***的电路图。
公知的供电***101有个内装于马达102的马达驱动电路103，和一个连接马达驱动电路103和电池装置104以便向马达102供电的电力继电器装置105。电力继电器装置105设有一个带有一第一开关106a的电力继电器106，该第一开关106被打开时便中断向马达驱动电路103供应直流电力。当第一开关106a打开而停止向马达驱动电路103供给直流电力时，一个第二开关106b便被闭合以便通过第二开关106b的第一组触点及放电电阻器107使包括在马达驱动电路103中的平滑电容器103a放电，从而使意外地触及输出端子103b或输入端子105a的人员不受电击。
由于马达驱动电路103和电池装置104靠电力继电器装置105互相连接，已知的供电***101除了用来把电池装置104连接于马达驱动电路103的第一开关106a之外，还需要第二开关106b，用来使包括在马达驱动电路103中的平滑电容器103a放电，这使得电力继电器装置105难于小型化。
当电力继电器106的第一开关106a闭合，以便在平滑电容器103a完全放电的同时通过第一组触点向平滑电容器103a放电时，一个很大的充电电流经过第一开关106a而使平滑电容器103a充电。这样大的充电电流有可能损坏第一开关106a。因此，当一个组合开关108闭合时，通过充电电阻器109和反向电流二极管110向平滑电容器103a提供一个有限的充电电流，与此同时，通过充电电阻器109和把充电电阻器109连接于反向电流二极管110的导线向电力继电器106的线圈106提供电流，使线圈106c两端的电压随着平滑电容器103a的充电而升高。于是，当电力继电器106的线圈106c两端的电压达到电力继电器106的动作电压时，电力继电器106的第一开关106a闭合，以便通过减小第一开关106a闭合时的冲击电流来保护第一开关106a。
然而，当通过第二开关106b的第二组触点向稳压电源111供电而稳压电源111的输出被提供给一控制电路(未画出)及其它电路(未画出)时，如果在主电流流经的第一触点106a闭合之前第二触点106b被切换成连接该第二组触点，则由于流向稳压电源111的电流受充电电阻器109的限制，稳压电源111不能提供所需的输出。
因而，开关必须按照预定的顺序有序地闭合，触点机构必须具有很高的尺寸精度，因而电力继电器106存在价格高的问题。
由于这种已知的供电***101的电力继电器装置105比较大，很难把电力继电器装置105设置在马达驱动电路103或电池装置104附近，而是把电力继电器装置105设置在包含组合开关和配套部件的控制箱之类装置中。因而，为了把电力继电器装置105连接于马达驱动电路103，必须有较长的电缆向马达102提供主电流，这带来不必要的电力损失。
本发明就是为解决上述问题而做出的，本发明的一个目的在于提供一种向马达供电的供电***，该***设有无须外部放电的平滑电容器，并且需要比较短的主电流供电缆以减小不必要的电力损失。
为了解决上述问题，本发明提供一种向电气机动车的马达供电的供电***，该***包括：一个用来把直流供电转换成交流电以便向马达提供交流电的马达驱动电路，该电路包括一个平滑电容器和多个半导体开关器件，并内装于马达之中；以及一个设在包含马达驱动电路的机箱里的电磁继电器，并通过电磁继电器的触点控制向马达驱动电路供给直流电力的电路通断。
电磁继电器可被设置在包含马达驱动电路的机箱内并靠近机箱的下端，而机箱可在其下端设带一个开口。
由于电磁继电器被设置在包含马达驱动电路的机箱里，主电流供给电鉴可以比较短，从而减少不必要的电力损失。
由于向马达驱动电路提供直流电力的电路由电磁继器来接通和切断，触点开路时平滑电容器与供电侧完全脱离，因此，平滑电容器不被放电。
由于电磁继电器被设置在包含马达驱动电路的机箱之内并靠近机箱的下端，而机箱在其下端设有一个开口，电磁继电器周围的空间可以得到通风且可以为机箱排水。
下面将参考附图描述本发明的较佳实施例。
图1是在按照本发明一个较佳实施例中，向电气机动车供电的供电***的电路图；
图2是设有图1的向电气机动车供电的供电***的电动摩托车的侧视图；
图3是包括在图2的电动摩托车中的动力装置的剖视图；
图4是装在电动摩托车上的马达驱动电路的局部剖切主视图；
图5是装在电动摩托车上的马达驱动电路的左侧视图；
图6是装在电动摩托车上的马达驱动电路的右侧视图；
图7是一种公知的电机供电***的电路图。
图中的标号解释如下：
1电动摩托车
10动力装置
18机壳
20马达
21马达机箱
30马达驱动电路
31马达驱动电路箱
32电磁继电器
32a触点对
34平滑电容器
80继电器座
81开口
Q1和Q6半导体开关器件(场效应晶体管)
图1是在按照本发明的一个实施例中，向电气机动车的马达供电的供电***的电路图而图2是设有图1的供电***的电动摩托车的侧视图。
参见图2，电动摩托车1有一个由前架2f、中架2c和后架2r组成的大体上呈U字形的车架2。
车架2由车身3所覆盖，车身3由合成树脂制成并包括前盖3f、腿甲3a、踏脚板3b、后盖3r及下盖3c。
一个头管4固定于前架2f的前端，而支承前轮5f的前叉5可转动地支撑在头管4上。转向杆7附接于前叉5的上端。
控制盒8固定在头管4上，而包括ECU之类的控制器被包含在控制盒8里。
包括一组电池的电池盒9被支承在中架2c上。电气动力装置10靠一个销轴(未画出)可转动地连接于中架2c的后部。
电气动力装置10支撑后轮6r转动。一缓冲装置11一端连接于车架2，另一端连接于电气动力装置10的后端。
后盖3r固定于后架2r。后盖3r大体上是个具有上部开口的管状结构。车座12被支持在后盖3r上，以便盖住后盖3r的上部开口。
车座12被放在后盖3r上并在其前端通过铰链之类与后盖3r连接。车座12位于后盖3r上以便当驾驶员坐在它上面时盖住后盖3r的上部开口。车座12可以在铰链上翻转以打开后盖3r的开口。
行李箱13和电池充电器盒14一前一后斜着设置在后轮6r上方的后盖3r中。
行李箱13有一个由车座12盖住的上部开口。行李箱13大到足以放下安全头盔。
电池充电器盒14从侧面看形状大体上像字母L，前部向上突起并有由盖子15盖住的上口。把由商业电源供给的电力变成为装设在电池盒9内的电池充电的电池充电器放入电池充电器盒14中。充电电路16制作在盖子15的一个表面上。
如图2中所示，一个在后盖3r内延伸的吸气管17一端连着动力装置10的冷却空气进口而另一端部开口则通进后盖3r内的空间。
图3是沿图2中的沿A-A线所取的电动摩托车的动力装置10的剖视图。动力装置10包括马达20，马达驱动电路30，无级变速传动装置40，减速机构50及包含马达20、马达驱动电路30、无级变速传动装置40和减速机构50的总成的机壳18。
机壳18由铝合金或类似材料铸成。
用来容纳马达20的一部分的空腔18a在机壳18的右前部形成。一个大体上呈圆柱形的马达机箱21用多个螺栓19紧固于空腔18a以形成马达腔20a，而一个三相无刷马达20被收容在马达腔20a中。
马达20包括一个转子轴23，一个设有磁铁并固定地安装在转子轴23上的转子22，和三个定子线圈24。
转子轴23可转动地支撑在轴承25和26中。转子轴23的左端如图3中所见被连接于无级变速传动装置40。用来探测转子轴23的转速和相位的马达转速传感器27安装在靠近转子轴23的右端处。
马达转速传感器27设有多个能探测由固定在转子轴右端规定位置上的磁铁产生的磁场的如MR器件之类的磁感应器件。
冷却风扇28被安装在转子轴23上，以便通过吸气管17(图2)和马达驱动电路30抽吸冷却空气进入马达腔20a，并把冷却空气吹过分隔马达腔20a和变速器40a的隔离壁18b上形成的孔18c而进入变速器腔40a。
无级变速传动装置40带有一个驱动轮41，一个从动轮42和一个在驱动轮41和从动轮42之间连接的无端皮带43。驱动轮41被安装在马达20的转子轴23上。从动轮42被安装在可转动地安装于减速机构50的输入轴51上的轴套52上。从动轮42通过平行设置的第一离心离合器44和第二离心离合器45与输入轴51相连接。
驱动轮41包括固定于转子轴23的固定盘41a和可轴向运动地安装于转子轴23上的活动盘41b。活动盘41b在转子轴23上的轴向运动由设有配重体46a的调速器46根据转子轴23的转速来调节，以使驱动轮41的工作直径变化。
从动轮42包括固定于轴套52的固定盘42a和可轴向运动地安装于轴套52的活动盘42b。
从动轮42的活动盘42b被压缩弹簧47、第二离心离合器45的外离合器片45a及活动盘42b偏压向固定盘42a。从动轮42的工作直径根据活动盘42b的轴向运动而变化。
第二离心离合器45的外离合器片45a被固定于轴套52，而第二离心离合器45的内离合器片45b则安装在第一离心离合器44的外离合器片44a上。
第二离心离合器45的接离状态取决于第一离心离合器44的外离合器片44a的转速。第一离心离合器44的外离合器片44a被固定于输入轴51，而第一离心离合器44的内离合器片44b则装在第二离心离合器45的外离合器片45a上。第二离心离合器45的接离状态取决于外离合器片45a的转速。
当马达20的转子轴23的转速稍低于马达20以最高效率运行时的转速时，第一离心离合器44接合。当马达20的转子轴23以略低于第一离心离合器44接合的转速旋转时，第二离心离合器45接合。
减速机构50包括一个固定于输入轴51的小齿轮51a，一个中间轴53，固定地安装在中间轴53上的齿轮53a和53b，一个输出轴54，及一个固定地安装在输出轴54上的齿轮54a。
小齿轮51a与齿轮53a啮合，齿轮53b与54a啮合。
输入轴51可转动地支撑在机壳18和轴承构件55上。输入轴51的左部如图3中所见伸进变速器腔40a并与无级变速传动装置40联动连接。
输出轴54如图3中所见从右侧伸出机壳18并固定在后轮6r上。
马达驱动电路30装设在如图3中所见附接于有马达腔20a的马达机箱21的右端的马达驱动电路箱31中。
下面对照图1描述这一供电***的电路结构。
供电***60有一个设置在包含马达驱动电路30的马达驱动电路箱31内的电磁继电器32。
马达转速传感器27向控制器(ECU)61发出检测信号27a。一个电位器62与装设在转向杆7上的加速手柄7a相联接以探测加速手柄7a的操作角度，并且作为车速指令62a向控制器(ECU)61发出代表加速手柄7a操作角度的电压信号。
车速传感器63向控制器(ECU)61发出探测信号63a。
控制器(ECU)61根据车速指令62a和由车速传感器63提供的探测信号63a设定一个所需马达转速，即马达20转子轴23的转速，并根据代表马达20的转子轴23相位的相位探测信号27a产生一个供电指令61a。
一个门驱动电路33响应于供电指令61a而产生门控制信号33a，并将这些信号加在形成三相桥路的六个场效应晶体管Q1至Q6的控制极上。
每个场效应晶体管Q1至Q6可以由通过把多个场效应晶体管并联连接而形成的具有很大容量的场效应晶体管电路组成。
一个平滑电容器34和一个具有几百千欧至几兆欧范围电阻的放电电阻器RD并联连接。
二极管D1至D6分别与场效应晶体管Q1至Q6相并联连接以保护效应晶体管Q1至Q6免遭反向冲击电压之害。
通过控制电磁继电器32的触点对32a来控制向马达驱动电路30的供电。
当触点对32a开路时，平滑是容器34不经端子35放电。
带有多个电池的电池装置64经熔断器电路65连接于马达驱动电路30。
熔断器电路65设有一个大电流容量的第一熔断器65a和一个小电流容量的第二熔断器65b。经第一熔断器65b向马达驱动电路30供电，而经第一熔断器65a和第二熔断器65b串接向稳压电源66供电。
当组合开关67闭合以向控制端子66a施加固定电压时，稳压电源66完成稳压操作，为控制器(ECU)61提供用于控制电路的稳压电源电压VC，并向电磁继电器32的线圈32b施加继电器驱动电压VR。
一个由限流电阻器36和二极管37组成的串联电路与电磁继电器32的触点对32a相并联以便当触点对32a开路时保持平滑电容器34的充电，以使当触点对32a闭合时防止流过很大的充电电流。
图4、图5和图6分别是安装在电动摩托车上的马达驱动电路的局部剖切主视图、左侧视图和右侧视图。
如图6中所示，设有门驱动电路33的印制接线板38被设置在马达驱动电路箱31中，而场效应晶体管Q1至Q6分别装在六角棱柱形的散热装置39的六个壁上。在此实施例中，每个场效应晶体管Q1至Q6包括三个并联的场效应晶体管。
散热装置39由铝合金制成，其内表面上设有多个冷却片39a。
如图3所示，散热装置39由三个轴向地插过散热器39的螺栓紧固到马达机箱21上。
如图4中所示，散热装置39上罩着由诸如树脂之类的绝缘材料制成的马达驱动电路箱31，并且散热装置39外表面和马达驱动电路箱31之间的空隙用诸如环氧树脂之类的绝缘填充材料71所填满。
在马达驱动电路箱31的侧壁上形成一个空气进入开口(未画出)以便由冷却风扇28(图3)经此空气进入开口抽吸冷却空气，以使冷却空气将沿散热装置39的冷却片39a流过。
如图6中所示，大体上为圆筒形的电容器34被设置在由散热装置39围成的空间的中部。在平滑电容器34和冷却片39a之间形成冷却空气通路72。
如图4中所示，端子73连接于场效应晶体管Q1至Q6的源极和漏极。三个端子73中每一个在马达侧，即图4中所见左侧的端头，由绝缘材料所隔离并且用螺栓75固定于散热装置39的端面。
如图5和图6中所示，马达驱动电路箱31有一个在其下端安装电磁继电器32的继电器座80。在继电器座80的下端形成一个开口81以便使继电器座80内部与外面相通并可排水。
由于电磁继电器32被设置在包含马达驱动电路30的马达驱动电路箱31之内，并且控制电磁继电器32的触点对32a以向马达驱动电路30提供电力和中断供电，供电***所需的向马达驱动电路30供给主电流的电缆短于其中电磁继电器32被设置在比如说靠近控制器(ECU)61的已知的供电***中的电缆。
由于当电磁继电器32的触点对32a开路时平滑电容器34与供电侧脱离，平滑电容器34不被放电。
从以上描述可以明白，由于按照本发明的向电气机动车供电的供电***带有设置在包含马达驱动电路的机箱内的电磁继电器，并且控制电磁继电器以向马达驱动电路供电和中断供电，供电***的主电流供给通路短于其中电磁继电器被设置在比如说靠近控制器的已知供电***中的供给通路，从而可以防止不必要的电力损失。
由于当电磁继电器的触点对开路时平滑电容器与供电侧完全脱离，平滑电容器不再被放电。
由于电磁继电器被设置在包含马达驱动电路的机箱的下端并且在机箱的下端形成一个开口，电磁继电器所在的空间可以得到通风并且可为机箱排水。

Claims (2)

1.一种向电气机动车的马达供电的供电***，该***包括：
一个用来把直流供电转换成交流电以便向马达供给交流电的马达驱动电路，该电路包括一个平滑电容器和多个半导体开关器件，并被内装于马达之中；其特征在于，它还包括一个设在包含马达驱动电路的机箱内，以便接通和切断向马达驱动电路供给直流电力的电路的电磁继电器。
2.如权利要求1所述的一种向电气机动车的马达供电的供电***，其特征在于，电磁继电器被设置在包含马达驱动电路的机箱内并靠近机箱的下端，而机箱的下端设有一个开口。
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