JP2020131934A - 鞍乗型車両 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の目的は、搭載されたバッテリの種類に応じた動作が可能な鞍乗型車両を提供することを特徴とする。
例えば、鞍乗型車両に新たな種類のバッテリを追加の副バッテリとして搭載することが考えられる。副バッテリを搭載する場合、鞍乗型車両に副バッテリを搭載する追加スペースを設けることが必要となる。しかし、鞍乗型車両は小型化及び軽量化されることが望ましい。従って、1つの小型バッテリが搭載された鞍乗型車両において、当該小型バッテリと種類の異なる別のバッテリが搭載される場合には、当該小型バッテリと当該別のバッテリとが交換されることが好ましい。
以上の知見に基づいて完成した本発明の鞍乗型車両は、次の構成を備える。
前記鞍乗型車両は、
回転するクランクシャフトを有し、ガスの燃焼によって生じるパワーを前記クランクシャフトを介して出力するエンジンと、
前記クランクシャフトと連動するように設けられ、前記クランクシャフトに駆動され発電及び回生をするとともに、電力の供給を受けて前記クランクシャフトを介してパワーを出力する回転電機と、
前記回転電機との間で電力を伝送する電力線が接続され、前記クランクシャフトによって前記回転電機が駆動される場合に前記回転電機で発電された電力を蓄え、蓄えた電力を前記回転電機によって前記クランクシャフトが駆動される場合に回転電機に供給するバッテリと、
前記エンジンの前記クランクシャフトと機械的に接続され、少なくとも前記エンジンから出力されたパワーによって駆動される駆動輪と、
前記バッテリから前記バッテリの識別情報を受信する、前記電力線とは異なる情報伝送線と接続され、
前記バッテリの識別に関する内部情報を記憶する記憶部を備え、
前記識別情報と前記内部情報との関係に応じて、下記(a)から(c)までの動作のうち少なくとも一つの動作での前記バッテリに対する負担を変更するように、前記エンジン及び前記回転電機を制御し、
前記動作の各々は、
(a)前記鞍乗型車両の走行中に前記バッテリに蓄えた電力を前記回転電機に供給することによって前記回転電機に、前記エンジンからのパワーが出力された前記クランクシャフトを介してパワーを追加させる走行アシスト動作、
(b)前記鞍乗型車両の走行中に前記回転電機が前記クランクシャフトを介して前記駆動輪に駆動されることによって発電された電力を、前記バッテリに蓄える回生動作、及び、
(c)前記鞍乗型車両の走行中且つ前記エンジンの燃焼動作が停止中に前記バッテリに蓄えた電力を前記回転電機に供給することによって前記回転電機に前記クランクシャフトを介してパワーを追加させる電気走行動作である、
ハイブリッド制御装置と
を備える。
(2) (1)の鞍乗型車両であって、
前記ハイブリッド制御装置は、前記識別情報が検出されない場合、又は前記識別情報が前記内部情報に適合しない場合に、前記識別情報が前記内部情報に適合した場合と比べて、前記(a)から(c)までの動作のうち少なくとも一つの動作での前記バッテリに対する負担を減少させるように、前記エンジン及び前記回転電機を制御する。
(3) (2)の鞍乗型車両であって、
前記ハイブリッド制御装置は、前記識別情報が検出されない場合、又は前記識別情報が前記内部情報に適合しない場合に、前記識別情報が前記内部情報に適合した場合と比べて、前記(a)から(c)までの動作のうち少なくとも一つの動作中に前記電力線から検出される電流を減少させるように、前記エンジン及び前記回転電機を制御する。
(4) (2)の鞍乗型車両であって、
前記ハイブリッド制御装置は、前記識別情報が検出されない場合、又は前記識別情報が前記内部情報に適合しない場合に、前記識別情報が前記内部情報に適合した場合と比べて、前記(a)から(c)までの動作のうち少なくとも一つの動作中に前記電力線から検出される電圧の範囲が狭くなるように、前記エンジン及び前記回転電機を制御する。
(5) (2)の鞍乗型車両であって、
前記ハイブリッド制御装置は、前記識別情報が検出されない場合、又は前記識別情報が前記内部情報に適合しない場合に、前記識別情報が前記内部情報に適合した場合と比べて、前記(a)から(c)までの動作のうち少なくとも一つの動作に起因するバッテリ温度の変化が小さくなるように前記エンジン及び前記回転電機を制御する。
(6) (1)の鞍乗型車両であって、
前記ハイブリッド制御装置は、前記識別情報が前記内部情報に適合した場合に、前記バッテリを標準バッテリと判別し、前記(a)から(c)までの動作のうち少なくとも一つの動作での前記エンジン及び前記回転電機を制御する。
(7) (6)の鞍乗型車両であって、
前記ハイブリッド制御装置は、前記識別情報が前記内部情報に適合した場合に、前記バッテリの満充電に対応する満充電量を4つの充電領域に等分割した場合における最も高い充電領域に対応する第1の充電領域から数えて第2の充電領域及び第3の充電領域を充電量の目標として前記バッテリを充電する。
(8) (2)の鞍乗型車両であって、
前記ハイブリッド制御装置は、前記識別情報が検出されない場合、又は前記識別情報が前記内部情報に適合しない場合に、前記バッテリの充電電圧の目標値を一定の値として、前記バッテリを充電する。
(9) (1)乃至(8)のいずれか1つの鞍乗型車両であって、
前記ハイブリッド制御装置は、前記情報伝送線を介し前記バッテリとデータ通信を行うことによって、前記バッテリの前記識別情報を受信する。
(10) (1)乃至(8)のいずれか1つの鞍乗型車両であって、
前記バッテリに対し、前記情報伝送線の電気的な接続を行う電気コネクタをさらに備え、
前記バッテリは、前記鞍乗型車両に対し交換可能に設けられている。
(11) (10)の鞍乗型車両であって、
前記鞍乗型車両に対し交換可能なバッテリは、前記鞍乗型車両に搭載された前記バッテリと定格電圧が同一である。
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又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。
駆動輪は、後輪であってもよく、前輪であってもよい。また、駆動輪は、後輪及び前輪の双方であってもよい。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る鞍乗型車両1(以降、単に車両とも称する)を示す外観図である。車両1は、例えば、鞍乗型ハイブリッド車両である。車両1は、さらに詳細には、例えば、自動2輪車である。図1に示す車両1は、図1のパート(a)に示す通り、車体2と、ステアリングハンドル8と、前輪3aと、後輪3bとを備える。ステアリングハンドル8は、車体2に回転可能に取り付けられている。ステアリングハンドル8は、アクセルグリップ8aを備えている。前輪3a及び後輪3bは、車体2に回転可能に取り付けられている。後輪3bは、駆動輪である。
バッテリ4は、BMS(バッテリマネージメントシステム)4aを備える。BMS4aは、バッテリ4の識別情報を有している。BMS4aは、バッテリ4の電圧、電流、温度及び充電状態等のバッテリ状態を取得する。BMS4aは、バッテリ4のバッテリ状態に基づいてバッテリ4を監視し、過充電及び過放電を抑制する。BMS4aは、ハイブリッド制御装置60に、バッテリ4の識別情報及びバッテリ状態を送信する。
車両1は、メインスイッチ6aを備えている。メインスイッチ6aは、車両1の各部に電力を供給するためのスイッチである。車両1は、スタータスイッチ6bを備えている。スタータスイッチ6bは、エンジン10を始動するためのスイッチである。
(i)車両1の走行中に、バッテリ4に蓄えた電力を回転電機20に供給することによって、回転電機20に、エンジン10からのパワーが出力されたクランクシャフト15を介してパワーを追加させる、走行アシスト動作。
(ii)車両1の走行中に、回転電機20がクランクシャフト15を介して後輪3bにより駆動されることによって発電された電力を、バッテリ4に蓄える回生動作。
本実施形態において、上述した通り、車両1に備えられたバッテリ4は、交換用バッテリ5と交換可能である。交換用バッテリ5は、バッテリ4と同じ種類のバッテリ、又は異なる種類のバッテリである。交換用バッテリ5は、標準バッテリでない場合がある。交換用バッテリ5は、BMS5aを有している場合及び有していない場合がある。交換用の交換用バッテリ5がBMS5aを有していない場合、ハイブリッド制御装置60は、交換用バッテリ5から、交換用バッテリ5の識別情報を受信できない。交換用バッテリ5がBMS5aを有し、ハイブリッド制御装置60が交換用バッテリ5の識別情報を受信できる場合でも、交換用バッテリ5から受信した識別情報がバッテリの識別に関する内部情報に適合する場合及びしない場合がある。交換用バッテリ5がBMS5aを有しており、交換用バッテリ5の識別情報がバッテリの識別に関する内部情報に適合する場合、交換用バッテリ5は、標準バッテリである。交換用バッテリ5がBMS5aを有していない場合、交換用バッテリ5は、標準外バッテリである。ハイブリッド制御装置60のコントロールユニットが交換用バッテリ5の識別情報をデータ通信により受け取ることができない場合、交換用バッテリ5は、標準外バッテリである。また、ハイブリッド制御装置60のコントロールユニットが交換用バッテリ5の識別情報をデータ通信により受け取ったとしても、交換用バッテリ5の識別情報がバッテリの識別に関する内部情報に適合しない場合、交換用バッテリ5は、標準外バッテリである。
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、クランクシャフト15とを備えている。ピストン13は、シリンダ12内に往復移動自在に設けられている。
回転電機20は、モータ及び発電機として機能するモータ発電機である。
なお、永久磁石部215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216が内周面に並ぶように着磁される。
ロータ位置検出装置218は、ロータ21の位置を検出する装置である。ロータ位置検出装置218は、複数の被検出部217と対向する位置に設けられている。
インバータ61には、回転電機20とバッテリ4とが接続されている。バッテリ4は、回転電機20に対し電流の授受を行う。インバータ61及びバッテリ4には、前照灯等の車両負荷7も接続されている。
詳細には、回転電機20がモータとして機能する場合、スイッチング部611〜616のオン・オフ動作によって複数相のステータ巻線222のそれぞれに対する通電及び通電停止が切替えられる。
図5は、車両1に搭載可能なリチウムイオンバッテリ70の構成の一例を示す模式図である。
図5のリチウムイオンバッテリ70は、1又は複数のセル71−1〜71−nと、電力線72−1〜72−n+1と、正極端子73と、負極端子74とを備えている(nは自然数)。正極端子73は、車両1のインバータ61と電力線51により接続されている。負極端子74は、接地されている。セル71−1の正極と正極端子73とは、電力線72−1により接続されている。セル71−nの負極と負極端子74とは、電力線72−n+1により接続されている。複数のセル71−1〜71−nは、直列に接続されている。例えば、セル71−1の負極とセル71−2の正極とは、電力線72−2によりに接続され、セル71−n−1の負極とセル71−nの正極とは、電力線72−nにより接続されている。例えば、車両1の定格電圧は12Vである。これに対し、リチウムイオンバッテリ70は、1つのセルの電圧が3.6V〜4.2Vのセルを4つ有していれば、全体として14.4〜16.8Vの電圧を出力する。
なお、リチウムイオンバッテリ70は、BMS75を有していない場合もある。
リチウムイオンバッテリ70の充電量が満充電量の50%になることにより、リチウムイオンバッテリの劣化を抑制しつつ、車両1の走行アシスト動作及び回生動作の双方に対応できるようになる。
交換用バッテリ5の識別情報が、バッテリの識別に関する内部情報に適合した場合、ハイブリッド制御装置60は、交換用バッテリ5を、標準バッテリであると判別する。より詳細には、ハイブリッド制御装置60は、交換用バッテリ5を、標準のリチウムイオンバッテリと判別する。例えば、車両1のハイブリッド制御装置60と交換用バッテリ5とが、特定の通信プロトコルにより通信可能である場合、ハイブリッド制御装置60は、交換用バッテリ5を、標準のリチウムイオンバッテリと判別する。
交換用バッテリ5の識別情報が検出されない場合、ハイブリッド制御装置60は、交換用バッテリ5の種類を判別できない。例えば、交換用バッテリ5が、情報伝送線52の電気的な接続を行う電気コネクタを備えていない場合、交換用バッテリ5の種類を判別できない。車両1のハイブリッド制御装置60と交換用バッテリ5とが、データ通信できないからである。また、交換用バッテリ5が、電気コネクタを備えている場合であっても、車両1のハイブリッド制御装置60と交換用バッテリ5とが、特定の通信プロトコルによりデータ通信できない場合、ハイブリッド制御装置60は、交換用バッテリ5の種類を判別できない。また、交換用バッテリ5の識別情報が、車両1のバッテリの識別に関する内部情報に適合しない場合、ハイブリッド制御装置60は、交換用バッテリ5の種類を判別できない。例えば、交換用バッテリ5の識別情報が、車両1のバッテリの識別に関する内部情報に一致しない場合、ハイブリッド制御装置60は、交換用バッテリ5の種類を判別できない。また、例えば、交換用バッテリ5の識別情報が、車両1のバッテリの識別に関する内部情報に含まれない場合、ハイブリッド制御装置60は、交換用バッテリ5の種類を判別できない。また、例えば、車両1のバッテリに関する内部情報を使用して交換用バッテリ5の識別情報を判別した時に、交換用バッテリ5の識別情報が車両への使用に適していないと判断される場合、ハイブリッド制御装置60は、交換用バッテリ5の種類を判別できない。
図10は、本発明の第2の実施形態にかかる車両100の主要な構成を示す概念図である。車両100は、エンジン110と、バッテリ120と、回転電機130及び140と、駆動輪150とを備える。車両100は、エンジン10により直接駆動輪150を駆動するエンジン走行を行う(矢印111参照)。また、車両100は、エンジン110により回転電機130を駆動して発電をし(矢印112参照)、発電した電力により回転電機140で駆動輪150を駆動するモータ走行を行う(矢印131及び141参照)。すなわち、車両100は、シリーズ・パラレル方式のハイブリッド車両である。
(iii)車両100の走行中に、バッテリ120に蓄えた電力を回転電機140に供給することによって、回転電機130にエンジン110からのパワーが出力されたクランクシャフトを介してパワーを追加させる走行アシスト動作。
(iv)車両100の走行中に、回転電機140がクランクシャフトを介して駆動輪により駆動されることによって発電された電力を、バッテリ120に蓄える回生動作。
(v)車両100の走行中且つエンジン110の燃焼動作が停止中に、バッテリ120に蓄えた電力を回転電機140に供給することによって、回転電機140にクランクシャフトを介してパワーを追加させる電気走行動作。
交換用バッテリ170の識別情報が、車両100のバッテリに関する内部情報に適合した場合、ハイブリッド制御装置60は、リチウムイオンバッテリに対する負担を考慮に入れて、(e)の動作でのエンジン110及び回転電機140を制御する。詳細には、ハイブリッド制御装置160が、交換用バッテリ170の50%の充電量を目標とした可変電圧制御を行うことにより、交換用バッテリ170を長寿命化することができる。
交換用バッテリ170の識別情報が検出されない場合、及び交換用バッテリ170の識別情報が、車両100のバッテリに関する内部情報と適合しない場合、ハイブリッド制御装置160は、(v)の動作でのエンジン110及び回転電機140を、以下のように制御する。ハイブリッド制御装置60は、上述した1.の場合と比べて、交換用バッテリ170に対する負担を減少させるように、(v)の動作でのエンジン110及び回転電機140を制御する。より詳細には、ハイブリッド制御装置160は、交換用バッテリ170を鉛バッテリとして、鉛バッテリの充放電制御方法である、交換用バッテリ170の満充電に対応する満充電電圧を目標とした定電圧制御を行う。また、ハイブリッド制御装置160は、以下の制御方法により、上述した1.の場合と比べて、交換用バッテリ170に対する負担を減少させるように、交換用バッテリ170の充放電制御を行うことができる。以下、それぞれの制御方法について説明する。
2 車体
3a 前輪
3b 後輪
4、120 バッテリ
4a、5a、75、120a、170a BMS
5、170 交換用バッテリ
8 ステアリングハンドル
8a アクセルグリップ
8b 検出部
10 エンジン
11 クランクケース
12 シリンダ
13 ピストン
14 コネクティングロッド
15 クランクシャフト
16 シリンダヘッド
17 ベアリング
18 燃料噴射装置
19 点火プラグ
20、130、140 回転電機
21 ロータ
22 ステータ
30 変速装置
51 電力線
52、122 情報伝送線
60 ハイブリッド制御装置
61 インバータ
611〜616 スイッチング部
62 エンジン制御部
63 回転電機制御部
64 BMS通信部
65 電流・電圧取得部
66 電流・電圧センサ
70 リチウムイオンバッテリ
80 鉛バッテリ
150 駆動輪
Claims (11)
- 鞍乗型車両であって、
前記鞍乗型車両は、
回転するクランクシャフトを有し、ガスの燃焼によって生じるパワーを前記クランクシャフトを介して出力するエンジンと、
前記クランクシャフトと連動するように設けられ、前記クランクシャフトに駆動され発電及び回生をするとともに、電力の供給を受けて前記クランクシャフトを介してパワーを出力する回転電機と、
前記回転電機との間で電力を伝送する電力線が接続され、前記クランクシャフトによって前記回転電機が駆動される場合に前記回転電機で発電された電力を蓄え、蓄えた電力を前記回転電機によって前記クランクシャフトが駆動される場合に回転電機に供給するバッテリと、
前記エンジンの前記クランクシャフトと機械的に接続され、少なくとも前記エンジンから出力されたパワーによって駆動される駆動輪と、
前記バッテリから前記バッテリの識別情報を受信する、前記電力線とは異なる情報伝送線と接続され、
前記バッテリの識別に関する内部情報を記憶する記憶部を備え、
前記識別情報と前記内部情報との関係に応じて、下記(a)から(c)までの動作のうち少なくとも一つの動作での前記バッテリに対する負担を変更するように、前記エンジン及び前記回転電機を制御し、
前記動作の各々は、
(a)前記鞍乗型車両の走行中に前記バッテリに蓄えた電力を前記回転電機に供給することによって前記回転電機に、前記エンジンからのパワーが出力された前記クランクシャフトを介してパワーを追加させる走行アシスト動作、
(b)前記鞍乗型車両の走行中に前記回転電機が前記クランクシャフトを介して前記駆動輪に駆動されることによって発電された電力を、前記バッテリに蓄える回生動作、及び、
(c)前記鞍乗型車両の走行中且つ前記エンジンの燃焼動作が停止中に前記バッテリに蓄えた電力を前記回転電機に供給することによって前記回転電機に前記クランクシャフトを介してパワーを追加させる電気走行動作である、
ハイブリッド制御装置と
を備える。 - 請求項1に記載の鞍乗型車両であって、
前記ハイブリッド制御装置は、前記識別情報が検出されない場合、又は前記識別情報が前記内部情報に適合しない場合に、前記識別情報が前記内部情報に適合した場合と比べて、前記(a)から(c)までの動作のうち少なくとも一つの動作での前記バッテリに対する負担を減少させるように、前記エンジン及び前記回転電機を制御する。 - 請求項2に記載の鞍乗型車両であって、
前記ハイブリッド制御装置は、前記識別情報が検出されない場合、又は前記識別情報が前記内部情報に適合しない場合に、前記識別情報が前記内部情報に適合した場合と比べて、前記(a)から(c)までの動作のうち少なくとも一つの動作中に前記電力線から検出される電流を減少させるように、前記エンジン及び前記回転電機を制御する。 - 請求項2に記載の鞍乗型車両であって、
前記ハイブリッド制御装置は、前記識別情報が検出されない場合、又は前記識別情報が前記内部情報に適合しない場合に、前記識別情報が前記内部情報に適合した場合と比べて、前記(a)から(c)までの動作のうち少なくとも一つの動作中に前記電力線から検出される電圧の範囲が狭くなるように、前記エンジン及び前記回転電機を制御する。 - 請求項2に記載の鞍乗型車両であって、
前記ハイブリッド制御装置は、前記識別情報が検出されない場合、又は前記識別情報が前記内部情報に適合しない場合に、前記識別情報が前記内部情報に適合した場合と比べて、前記(a)から(c)までの動作のうち少なくとも一つの動作に起因するバッテリ温度の変化が小さくなるように前記エンジン及び前記回転電機を制御する。 - 請求項1に記載の鞍乗型車両であって、
前記ハイブリッド制御装置は、前記識別情報が前記内部情報に適合した場合に、前記バッテリを標準バッテリと判別し、前記(a)から(c)までの動作のうち少なくとも一つの動作での前記エンジン及び前記回転電機を制御する。 - 請求項6に記載の鞍乗型車両であって、
前記ハイブリッド制御装置は、前記識別情報が前記内部情報に適合した場合に、前記バッテリの満充電に対応する満充電量を4つの充電領域に等分割した場合における最も高い充電領域に対応する第1の充電領域から数えて第2の充電領域及び第3の充電領域を充電量の目標として前記バッテリを充電する。 - 請求項2に記載の鞍乗型車両であって、
前記ハイブリッド制御装置は、前記識別情報が検出されない場合、又は前記識別情報が前記内部情報に適合しない場合に、前記バッテリの充電電圧の目標値を一定の値として、前記バッテリを充電する。 - 請求項1乃至8のいずれか1項に記載の鞍乗型車両であって、
前記ハイブリッド制御装置は、前記情報伝送線を介し前記バッテリとデータ通信を行うことによって、前記バッテリの前記識別情報を受信する。 - 請求項1乃至8のいずれか1項に記載の鞍乗型車両であって、
前記バッテリに対し、前記情報伝送線の電気的な接続を行う電気コネクタをさらに備え、
前記バッテリは、前記鞍乗型車両に対し交換可能に設けられている。 - 請求項10に記載の鞍乗型車両であって、
前記鞍乗型車両に対し交換可能なバッテリは、前記鞍乗型車両に搭載された前記バッテリと定格電圧が同一である。
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