電動車輛中的輸出控制裝置的製作方法

2023-05-20 18:39:21

專利名稱：電動車輛中的輸出控制裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及電動摩託車等具有電動機的電動車輛中的輸出控制裝置，特別是涉及 用於結合在寒冷地區使用的電池的溫度特性而控制電動機的輸出的輸出控制裝置。
背景技術：
電動車輛安裝有用於旋轉驅動車軸的電動機以及對該電動機進行供電的電池。在 將電動機作為驅動源的電動車輛中，由具有映射圖(通常映射圖(normal map))的控制部 基於該映射圖進行電動機的輸出控制，其中，所述映射圖將車速和把手開度等作為參數控 制從電池到電動機的放電量。關於電動車輛，在考慮到外部氣溫在0°C以下的寒冷地區的使用吋，電池的溫度處 於較低的狀態，在該狀態下使用通常映射圖進行電動機的輸出控制時，由於電池的放電能 力有限，因此，有可能由於過放電等情況的發生而引起電池的早期消耗。另ー方面，專利文獻I中記載了如下的結構在電動車輛中，具有溫度檢測單元和 充放電電カ控制単元，由此來檢測電池的溫度，在低溫時與平時相比限制放電能力並在低 溫環境下抑制大電流的流動，防止電池的端子電壓的降低，其中，所述溫度檢測單元用於檢 測電池的溫度，該充放電電カ控制單元用於控制放電電力，以使所檢測出的溫度在預定溫 度以下吋，不超過根據溫度而變化的放電電カ上限值。專利文獻I日本專利第3929387號公報在利用映射圖進行電動機的輸出控制的情況下，考慮在電池的溫度處於低溫時， 通過相對於通常映射圖而使用冷映射圖(cold map)來限制放電能力。此時，電動車輛在低溫時啟動後，隨著基於冷映射圖的輸出控制的行駛中電池放 電的進行，電池的溫度上升，但是，由於上升後使用不限制放電能力的通常映射圖具有對進 行輸出調整的把手的把手開度的較快響應等，因此是優選。但是，在行駛中進行從冷映射圖到通常映射圖的切換的情況下，有時駕駛者會對 電動機的輸出變化感到不協調。例如，在行駛中進行從冷映射圖到通常映射圖的切換的情 況下，可以設想的是，雖然是相同的把手開度，但是車輛的驅動カ突然上升後會產生不協調 的行駛感覺。即，存在以下課題在電動機的輸出控制中，僅通過電池溫度來切換映射圖而使電 動機輸出改變並不恰當。此外，構成電池的Li離子電池在低溫時或者劣化時內部阻抗上升，因此，在希望 獲得新品常溫下的輸出電流時，會產生許可的下限電壓以上的電壓從而發生放電停止。

發明內容
因此，本發明是鑑於上述問題而提出的，其目的在於提供一種電動車輛中的輸出 控制裝置，其在電動車輛中，防止冷啟動時電池的劣化，並且能夠在電池溫度上升的情況 下，進行使行駛中的電動機的輸出變化平滑的映射圖切換。
為了實現上述目的，本發明的第一方面所涉及的發明的第一特徵在於，一種電動 車輛中的輸出控制裝置，所述輸出控制裝置具有電池(36)，其向作為車輛的驅動源的電 動機(23)提供電力；車速傳感器(91)，其檢測車輛的速度(車速)；溫度傳感器(92)，其檢 測所述電池(36)的溫度；控制部(71)，其基於根據所述車速設定了輸出至所述電動機(23) 的輸出值的映射圖，控制從所述電池(36)提供給所述電動機(23)的電力量，所述映射圖具 有當所述電池的溫度在預定溫度以上時使用的通常映射圖和當所述電池的溫度低於預定 溫度時使用的冷映射圖，其中，所述控制部(71)在所述電動機(23)啟動時且所述電池(36)的溫度低於預定 溫度時，使用所述冷映射圖進行電池(36)的放電控制，並且在之後的行駛中，在所述電池 (36)的溫度為預定溫度以上時，等待車速接近於零之後進行從冷映射圖到通常映射圖的切換。本發明的第二方面所涉及的發明的第二特徵在於，在第一方面的發明的電動車輛 中的輸出控制裝置中，所述電池(36)由多個電池單元構成，所述控制部(71)進行映射圖切 換用的電池(36)溫度由所述多個電池單元中溫度最低的電池單元來代表。本發明的第三方面所涉及的發明的第三特徵在於，在第一方面的電動車輛的輸出 控制裝置中，所述通常映射圖具有多种放電特性，並根據電池的狀態進行轉移。本發明的第四方面所涉及的發明的第四特徵在於，在第三方面的電動車輛的輸出 控制裝置中，所述通常映射圖具有空映射圖，該空映射圖具有比所述冷映射圖更低的放電 特性，在轉移到所述空映射圖的情況下，之後不進行向其他映射圖的轉移。根據本發明的第一特徵，由於根據冷映射圖控制從電池(36)提供給電動機(23) 的電力量，因此，能夠抑制冷啟動(行駛時)中的電池(36)的劣化，並且在基於冷映射圖的 控制時，在電池(36)的溫度達到預定以上時，不切換為通常映射圖，而是直接進行基於冷 映射圖的控制，因此，在冷啟動下的行駛中通過切換映射圖，能夠防止行駛感覺的降低。並且，由於等待車速接近於零後進行從冷映射圖到通常映射圖的切換，因此，能夠 防止在冷啟動下行駛中的映射圖切換，能夠進行使電動機的輸出變化變得平滑的映射圖切 換。根據本發明的第二特徵，通過用構成電池(36)的多個電池單元中溫度最低的電 池單元來表示映射圖切換用的電池(36)的溫度，能夠與溫度最低的電池單元對應地改變 放電特性，並能夠防止作為電池(36)的整個模塊的劣化。根據本發明的第三特徵，通過準備多個映射圖並具有多种放電特性，能夠實現適 應駕駛狀況的細微控制而防止電池的劣化。根據本發明的第四特徵，即便在電池(36)容量接近零的情況下，也能夠通過具有 空映射圖而確保預先設定的最低移動距離(例如100米)。


圖1是安裝有本發明的一個實施方式的輸出控制裝置的電動二輪車的外觀的說 明圖。圖2是示出本發明的一個實施方式的輸出控制裝置的結構的框圖。圖3是示出在輸出控制裝置中切換的多個映射圖的驅動力相對於車速的特性的表的圖。圖4是示出在輸出控制裝置中進行映射圖的切換的步驟的流程圖。標號說明23 :電動機；36 :主電池；71 :控制部；91 :車速傳感器；91 :溫度傳感器。
具體實施例方式參照

本發明的電動二輪車的輸出控制裝置的實施方式的一例。圖1是示出安裝有本發明的輸出控制裝置的電動車輛的一例的左側面圖。電動車 輛1是具有踏板(step floor)的踏板型二輪車，各組成部分直接或者通過其他部件間接地 安裝在車架F上。在圖1中，車架F由以下部分構成作為前部分的前管26;下車架(down frame) 27,其前端與前管26結合且後端向下方延伸；一對底車架(under frame) 28,其與下 車架27的下部連接，分別在車體寬度方向向左右分支而延伸靠近車體後方；後車架29，其 從底車架28延伸到車體上後方。前管26旋轉自如地支撐轉向軸20。轉向軸20的上部與 車把25連接，下部與用於支撐前輪WF的前輪叉24連接。通過在車把25的各前端安裝把手，使安裝在車把25的右側位置的把手構成為能 夠朝向電動車輛的前方轉動，從而構成為能夠根據把手角度調整電動機23的輸出。前管26的前部與由管構成的前支撐件50結合，該前支撐件50的前端部安裝有頭 燈51，在頭燈51的上方設置有通過支架57支撐的前載物架19。車架F的、底車架28與後車架29的中間區域接合有朝向車體後方延伸的樞軸板 30，該樞軸板30上設置有朝車體寬度方向延伸的樞軸32，通過該樞軸32，擺動臂22被上下 自由搖動地支撐。在擺動臂22上設置有作為車輛驅動源的電動電動機23，電動機23的輸 出被傳遞到後輪車軸21，驅動支撐在後輪車軸21上的後輪WR。另外，包括後輪車軸21的 外殼與後車架29通過後懸架33連接。樞軸板30的下方延長部分可轉動地安裝有在停車 中支撐車體的側支架31，擺動臂22的下面安裝有主支架34。在電池箱37中內置了多個電池單元的高電壓(例如，72伏特額定)的主電池36 安裝在底車架28上。主電池36的前部經由連接管65與將作為電池冷卻風的空氣導入電 池箱37內的導管64連接，在導管64的上方經由連接管66設置有空氣過濾器68。空氣過 濾器68設置成與前管26大致相同的高度。導管69與電池箱37的後部連接，該導管69的後部與作為送風單元的冷卻風扇70 連接。冷卻風扇70沿著從底車架28向斜上方延伸的後車架29配置。冷卻風扇70優選為 多葉片式風扇(sirocco fan),其構成為能反轉旋轉方向，使得能夠通過導管64以及連接 管65、66和導管69使發送到電池箱37內的空氣的流動方向反轉。在後車架29上設置有用電側連接器78，該用電側連接器78可與連接到從對主電 池36進行充電的外部充電器延伸出的充電電纜的供電側連接器結合。在後車架29上還設 置有後載物架59以及尾燈52。在左右一對後車架29之間設置有儲物箱38，在從該儲物箱38向下部突出的儲物 箱底部38a收納有利用主電池36進行充電的低電壓(例如，12V額定)的副電池40。儲物 箱38上設置有兼作儲物箱38的蓋的駕駛座39。
車架F通過合成樹脂制的車體蓋覆蓋。車體蓋具有手柄蓋56、前蓋42、擋風罩(leg shield) 43、踏板44、前側蓋45、底蓋46、座下前部蓋47、側蓋48以及後蓋49。前蓋42從前方覆蓋前管26和前支撐件50等。擋風罩43與前蓋42相連,被配置 成位於坐在駕駛座39上的駕駛者的腳部的前方，從駕駛座39側覆蓋前管26、導管64和連 接管66。踏板44與擋風罩43的下部相連，前側蓋45與踏板44相連。踏板44從上方覆蓋 電池箱37，前側蓋45從車體左右側覆蓋底車架28和電池箱37。底蓋46架設在左右的前側蓋45的下緣之間。座下前部蓋47從踏板44的後端立 起以從前方覆蓋儲物箱38。左右一對側蓋48與所述座下前部蓋47的兩端相連以從左右覆 蓋儲物箱38。後蓋49從上方覆蓋後輪WR而與側蓋48相連。圖2是示出包含本發明的輸出控制裝置的電動車輛的電氣系統的框圖。控制部71包含用於驅動電動機23的電力驅動單元(PDU)以及控制單元(EOT)構 成，經由熔絲72以及第1繼電器開關73與主電池36的正極側端子連接。由第2繼電器開 關74和電阻76構成的串聯電路與第1繼電器開關73並聯連接。主電池36和副電池40能 夠由充電器75通過從外部電源PS提供的電力進行充電。充電器75具有供電側連接器77， 能夠與設置於車輛的用電側連接器78連接。用電側連接器78與DC-DC轉換器79連接。此外，用於檢測電動車輛的車速的車速傳感器91與控制部71連接，並基於根據車 速設定了驅動力的多個映射圖，控制從主電池36向電動機23提供的電力量。關於基於控 制部71具有的多個映射圖進行的輸出控制將在後面進行說明。DC-DC轉換器79具有場效應電晶體(FET) 80，其插入到與用電側連接器78連接 的一對線纜LI、L2中一方的線纜L1 ;以及電壓下降電路81，其與線纜LI、L2連接，用於使 來自充電器76的電壓下降到低電壓(例如，12V)。為了通過高電壓的充電電流對主電池36 進行充電，線纜L1、L2經由由第2繼電器開關74(預充電接觸器)以及電阻76構成的串聯 電路與第1繼電器開關73(主接觸器)的並聯電路，與主電池36連接。電壓下降電路81 的輸出側與副電池40連接。主電池36由具有多個電池單元的模塊結構構成，在主電池36 的各電池單元的附近位置分別配置有用於檢測各電池單元的溫度的溫度傳感器92。副電池40經由主開關82與內置於控制部71的EOT連接，從副電池40供給控制 用電力。副電池40也經由主開關82與電池管理單元(BMU)83連接，BMU 83具有指示第1 繼電器開關73和第2繼電器開關74的接通和斷開的功能。用於檢測各電池單元的溫度的 溫度傳感器92也分別與BMU 83連接。此外，控制部71與BMU 83連接，與通過BMU 83得 到的主電池36相關的信息被輸出到控制部71偵t動作時，在接通主開關82的情況下，BMU 83接通第2繼電器開關74而使電流從 主電池36經由第2繼電器開關74、電阻76和熔絲72流到控制部71的TOU，然後，接通第 1繼電器開關73。這樣，在接通第2繼電器開關74後再接通第1繼電器開關73的原因是 為了防止流入設置於控制部71的rou的電容的突入電流流至第1繼電器開關73。另外，第1繼電器開關73、第2繼電器開關74和BMU 83能夠收納於主電池36和 電池箱37中。接下來說明通過控制部71向電動機23提供的電力量的控制。控制部71基於如圖3所示的按照車速設定了驅動力的多個映射圖，控制從主電池 36提供給電動機23的電力量。多個映射圖由通常行駛時使用的通常映射圖和具有適合在寒冷地區啟動的特性的冷映射圖(1. 8KW映射圖)構成。各映射圖將橫軸設為車速(km/h)，將縱軸設為後輪驅動力(N)，示出進行電動機 23的輸出調整的把手的把手角度全開時的輸出極限，在把手角度全開時，進行從主電池36 提供給電動機23的電力的控制，從而得到與橫軸的車速對應的縱軸的後輪驅動力(N)。在把手角度不是全開的情況下，例如，通過與映射圖中的車速對應的後輪驅動力 的最高值(全開時)與0之間的後輪驅動力，從主電池36向電動機23提供賦予與把手角 度大致成正比的後輪驅動力值的電力量。通常映射圖用於通常行駛的情況，具有驅動特性不同的三種映射圖(3. 6KW映射 圖、2. 7KW映射圖、2. 0KW映射圖)，從而能夠與電池的殘餘量(劣化狀態、溫度)對應地進 行控制。在這種情況下的「3. 6KW映射圖」等的數值被設定為比電池的放電量的最大值低的值。3. 6KW映射圖是在主電池36的充電量為滿充的情況下使用的映射圖，2. 7KW映射 圖用於充電量稍微變少的情況，2. 0KW映射圖用於進一步變少的情況。此外，在行駛中，在發生了電池的殘餘量降低等的情況下，通過適當地切換映射圖 使驅動特性偏移，防止過放電的發生。冷映射圖(1. 8KW映射圖)是用於電池溫度低的情況下的映射圖，通過使其具有比 通常映射圖(2. 0KW映射圖)更低的放電特性而設定適於寒冷地區的電動機23的啟動的特性。另外，也可以根據電池的劣化狀態適當地進行3. 6KW映射圖、2. 7KW映射圖、2. 0KW 映射圖和1. 8KW映射圖之間的切換。此外，通常映射圖具有在主電池36的電池容量少的情況下使用的空映射圖。該空 映射圖具有比冷映射圖更低的放電特性。即，空映射圖具有能夠使用至電池容量完全沒有 而輸出停止之前的特性，例如，具有能夠移動100米 200米左右的驅動特性，使得車輛不 會停在道路中央。參照圖4的流程圖說明電動機啟動時的控制部71進行的輸出控制。當接通車輛的主開關而進行電動機啟動時(步驟101)，BMU 83通過溫度傳感器92 檢測主電池36的各電池單元的溫度，判斷電池單元內的最低電池溫度是否小於預定值(例 如，小於0°C )(步驟102)。通過將構成主電池36的多個電池單元中溫度最低的電池單元 作為判斷基準，能夠與溫度最低的電池單元對應地改變放電特性，防止相對於主電池36整 個模塊的劣化。在電池溫度在預定值以上的情況下，選擇作為通常映射圖的3. 6KW映射圖(步驟 103)，利用3. 6KW映射圖的驅動特性，控制後輪驅動力而進行電動機驅動。在電池溫度小於預定值的情況下(步驟102)，選擇作為冷映射圖的1. 8KW映射圖 (步驟104)，利用1. 8KW映射圖的驅動特性，通過提供取得後輪驅動力的電力的控制，進行 電動機驅動。這是由於低溫時(0°C)電池的輸出特性降低，在如平時那樣地輸出的情況下 會發生過放電等的情況的原因。在車輛的行駛開始且車速接近「0」的情況下(步驟105)，判斷電池溫度是否上升 並達到預定值以上(例如，3°C以上)(步驟106)。車速接近「0」的情況是指例如成為車輛 停止、車速在3km以下的幾乎停止的狀態的情況。
在電池溫度未達到預定值以上(例如，3°C以上)的情況下，繼續進行基於冷映射 圖(1. 8kw映射圖)的驅動特性的控制。在電池溫度達到預定值以上(例如，3°C以上)的情況下，通過車速傳感器91判斷 為車速接近「0」時，進行從冷映射圖(1.8kw映射圖)到通常映射圖(3.6kw映射圖)的切 換(步驟107)，並進行基於3. 6kw映射圖的驅動特性的控制。通過上述控制部71的輸出控制，在使用冷映射圖啟動電動機23並且在行駛中主 電池36的溫度達到預定以上的情況下，不切換到通常映射圖而直接進行基於冷映射圖的 控制，因此，在冷啟動下的行駛中切換映射圖，由此能夠防止行駛感覺的降低。此外，由於從冷映射圖轉移到通常映射圖是以車速接近「0」為條件，因此，即使在 利用冷映射圖的行駛中需要切換映射圖的情況下，也能夠防止冷啟動下行駛中的映射圖切 換，由於從冷映射圖到通常映射圖的切換是在等待車速接近「0」後進行，因此能夠進行電動 機的輸出變化平滑的映射圖切換。在上述的控制例中，雖然設定為在判斷為車速接近「0」的情況下進行從冷映射圖 到通常映射圖的切換，但是也可以是，始終檢測電動機23的轉速，在轉速為預定轉速(例 如，空轉轉速)以下的情況下，進行從冷映射圖到通常映射圖的切換。此時，即使車速到達 某種程度，如果電動機23的轉速變低，也可能進行切換。接下著，對基於通常映射圖的行駛中的映射圖的切換轉移進行說明。如上所述，通常映射圖有3. 6KW映射圖、2. 7KW映射圖、2. 0KW映射圖、1. 8KW映射圖 以及空映射圖。在車輛行駛中，監視主電池36的各電池單元的電壓，在最小電壓的電池單 元的電壓在預定電壓(例如，1. 95V)以下的情況下，通過依次切換到與低輸出對應的映射 圖，根據主電池36的狀態進行映射圖的轉移。在3. 6KW映射圖、2. 7KW映射圖、2. 0KW映射 圖、1. 8KW映射圖之間，進行向低輸出側的切換，同時以預定電壓為基準進行向高輸出側的 切換的映射圖恢復。通過進行上述控制，在使用通常映射圖的輸出控制中，通過準備多個映射圖並通 過多個放電特性進行輸出控制，能夠進行適合駕駛狀況的精細控制，能夠高效地防止主電 池36的劣化。此外，在通常映射圖(2. 0KW映射圖)或者冷映射圖的使用中主電池36中的最小 電池單元的電壓低於1. 9V時，切換到空映射圖，一旦轉移到空映射圖，即便電池的狀態變 化，也不恢復為其他映射圖。這是為了防止在通過恢復到其他映射圖而輸出高電壓的情況 下，儘管存在電池殘餘量，由於放電量變大而產生車輛停止。通過進行空映射圖下的控制，即使在主電池36的電池容量接近於零的情況下，也 能夠通過提供電力來進行電動機23的驅動，以確保預先設定的最低移動距離(例如100 米 200米)。
權利要求
1.一種電動車輛中的輸出控制裝置，所述輸出控制裝置具有電池(36)，其向作為車輛的驅動源的電動機(23)提供電力；車速傳感器(91)，其檢測 車輛的速度，即車速；溫度傳感器(92)，其檢測所述電池(36)的溫度；控制部(71)，其基於 根據所述車速設定了輸出至所述電動機(23)的輸出值的映射圖，控制從所述電池(36)提 供給所述電動機(23)的電力量，所述映射圖具有當所述電池的溫度在預定溫度以上時使 用的通常映射圖和當所述電池的溫度低於預定溫度時使用的冷映射圖，其中，所述控制部(71)在所述電動機(23)啟動時且所述電池(36)的溫度低於預定溫度時， 使用所述冷映射圖進行電池(36)的放電控制，並且在之後的行駛中，在所述電池(36)的溫 度為預定溫度以上時，等待車速接近於零之後進行從冷映射圖到通常映射圖的切換。
2.根據權利要求1所述的電動車輛中的輸出控制裝置，其中，所述電池(36)由多個電池單元構成，所述控制部(71)進行映射圖切換用的電池溫度 由所述多個電池單元中溫度最低的電池單元來代表。
3.根據權利要求1或者2所述的電動車輛中的輸出控制裝置，其中，所述通常映射圖具有多种放電特性，並根據電池(36)的狀態進行轉移。
4.根據權利要求3所述的電動車輛中的輸出控制裝置，其中，所述通常映射圖具有空映射圖，該空映射圖具有比所述冷映射圖更低的放電特性，在 轉移到所述空映射圖的情況下，之後不進行向其他映射圖的轉移。
全文摘要
電動車輛中的輸出控制裝置。在電動車輛中，能夠防止冷啟動時電池的劣化，並且在電池溫度上升的情況下，進行使電動機的輸出變化平滑的映射圖切換。輸出控制裝置具有電池，其向電動機提供電力；車速傳感器；溫度傳感器，其檢測電池的溫度；控制部，其基於根據車速設定了輸出至電動機的輸出值的映射圖，控制從電池提供給電動機的電力量，映射圖具有當電池的溫度在預定以上時使用的通常映射圖和當電池的溫度小於預定時使用的冷映射圖，其中，控制部在電動機啟動時且電池的溫度小於預定時，使用冷映射圖進行電池的放電控制，並且在之後的行駛中，在電池的溫度為預定以上時，等待車速接近於零之後進行從冷映射圖到通常映射圖的切換。
文檔編號H01M10/50GK102658780SQ20111037839
公開日2012年9月12日 申請日期2011年11月24日 優先權日2010年11月30日
發明者坂本友和, 曾根崇史, 長敏之 申請人:本田技研工業株式會社