專利名稱：帶電動助力功能的小型車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及帶電動助力功能的小型車，尤其涉及在車輛控制器和電池管理控制裝置之間進行信息通信后通信異常發(fā)生時的對應(yīng)技術(shù)。
以往的帶電動助力功能的小型車設(shè)有行駛控制裝置，該裝置控制馬達的電力供給，使之對應(yīng)人力產(chǎn)生規(guī)定的輔助比率的輔助力。在這種小型車上，為提高行駛控制性能采用了各種各樣的方法。例如為高效驅(qū)動馬達實施的通電控制；為提高行駛感覺實施的加減速控制；為延長行駛距離實施的控制等。
近年來，在上述行駛控制的基礎(chǔ)上為進一步提高商品性的努力有不少提案，如監(jiān)視電池的放電狀態(tài)并顯示殘存容量；根據(jù)故障診斷及其顯示確定故障位置等；為保護電池進行的最大放電電流控制；以及為防止過度放電所作的控制等電池管理控制。
然而，若要以一個控制器滿足上述所有功能的話，因受電路面積的限制、成本的限制、以及裝載的微機處理能力的限制等難以實現(xiàn)。尤其是采用以電池管理的相關(guān)控制作為車輛行駛控制的車輛控制器時，其負擔(dān)大，難以適應(yīng)高性能化。
于是，便研究以別的控制器來完成行駛控制用控制器進行的電池管理控制。通過此電池管理控制，上述控制中有關(guān)監(jiān)視電池殘存容量并顯示其狀態(tài)的處理、監(jiān)視電池的放電狀態(tài)并設(shè)定電池的可放電的最大放電電流及放電停止處理等項控制就由裝于電池側(cè)的控制器來完成。這些由電池管理控制得到的信息經(jīng)通信功能送至車輛側(cè)的行駛控制裝置，由此便能夠進行對應(yīng)電池狀態(tài)的細微的行駛控制。
而在分擔(dān)上述各種功能并減輕各個控制裝置的負擔(dān)后，雖能謀求提高車輛整體的性能和功能，但也產(chǎn)生出如下問題。即當(dāng)裝載多個上述功能分擔(dān)型控制裝置以通信裝置相互接續(xù)并相互傳送各種信息、進行行駛控制的方式應(yīng)用于帶電動助力功能的小型車上時，因車輛的震動、干擾等影響出現(xiàn)通信異常，一旦發(fā)生如上述電池管理控制器發(fā)往車輛控制器的信息中斷后的通信異常，就會出現(xiàn)助力不良、電池過度放電等問題。
鑒于上述情況，本發(fā)明的課題是提供一種帶電動助力功能的小型車，它即使在車輛控制器與電池管理控制器之間發(fā)生通信功能障礙時，也不會直接對車輛的行駛造成重大的影響。
第1方案的發(fā)明是設(shè)有檢測人力及以對應(yīng)其人力檢測的規(guī)定的輔助比率驅(qū)動馬達并進行車輛行駛控制的車輛控制器和監(jiān)視電池狀態(tài)并進行電池狀態(tài)的管理及控制的電池管理控制器的帶電動助力功能的小型車，其特征是將根據(jù)預(yù)定的通信協(xié)議以雙向或單向進行信息的發(fā)送、接收的通信控制裝置分別設(shè)于上述車輛控制器和電池管理控制器上，將判斷有無通信異常的通信異常判斷部設(shè)于上述兩通信控制裝置上，車輛控制器上設(shè)有通電控制裝置，在通信正常時，由電池管理控制器側(cè)根據(jù)檢測到的電池信息對上述馬達進行通電控制，在通信異常時，由上述車輛控制器側(cè)根據(jù)設(shè)定的設(shè)定值對上述馬達進行通電控制。
第2方案的發(fā)明的特征在于，第1方案中的上述通電控制裝置在通信異常時，至少在通信異常發(fā)生后的規(guī)定時間根據(jù)來自上述電池管理控制器的通電異常發(fā)生前的電池信息對上述馬達進行通電控制。
第3方案的發(fā)明的特征在于，第1或2方案中上述通電控制裝置在持續(xù)規(guī)定時間后通信中斷時識別為通信異常，在至通信異常識別前進行通信正常時的處理。
在第1發(fā)明中，在通信正常時根據(jù)來自電池管理控制器側(cè)的電池信息對上述馬達進行通電控制，而在通信異常時，則根據(jù)上述車輛控制器側(cè)設(shè)定的設(shè)定值對上述馬達進行通電控制。因此，能夠在通信正常時根據(jù)來自電池管理控制器側(cè)的高精度的電池信息進行高精度的通電控制。而在通電異常時，則能根據(jù)電池管理控制器側(cè)的電池信息隨場合不同進行降低若干精度的必要的最低限度的行駛控制，并能防止電池過度放電的深放電的發(fā)生。
第2發(fā)明中，在通信異常發(fā)生時，至少能在通信異常發(fā)生后的規(guī)定時間里根據(jù)來自上述電池管理控制器的通信異常發(fā)生前的電池信息對上述馬達進行通電控制。因此，能夠以可行駛的程度進行簡易的控制，直到行駛至維修站。
第3發(fā)明中，在持續(xù)規(guī)定時間后中斷通信時識別通信異常，在至通信異常識別前進行通信正常時的處理。因此，可防止誤將瞬間的斷線判斷為通信斷線，如瞬間顯示消失或因切換控制造成的不連續(xù)感、助力瞬間中斷等、以及誤將通信斷續(xù)判斷為通信斷線，如因助力的斷續(xù)形成的不連貫感、顯示的忽隱忽現(xiàn)等。
附圖的簡單說明

圖1為本發(fā)明的一個實施形態(tài)的電動助力自行車的側(cè)面圖。
圖2為上述實施形態(tài)中車輛控制器及電池管理控制器的結(jié)構(gòu)框圖。
圖3為上述兩個控制器的數(shù)據(jù)流程圖。
圖4所示為上述兩個控制器中的數(shù)據(jù)內(nèi)容。
圖5為說明上述控制器動作的工作流程圖。
圖6為說明上述控制器動作的工作流程圖。
圖7為說明上述控制器動作的工作流程圖。
圖8為說明上述控制器動作的電流-電壓特性圖。
以下參照附圖就本發(fā)明的實施形態(tài)加以說明。
圖1～圖7是為說明本發(fā)明的一個實施形態(tài)的電動助力自行車的附圖，圖1為電動助力自行車的側(cè)面圖；圖2為行駛控制裝置及電池盒的結(jié)構(gòu)框圖；圖3為數(shù)據(jù)流程圖；圖4所示為收發(fā)數(shù)據(jù)圖；圖5～圖7為動作說明用程序框圖。
圖1中，1為帶電動助力功能的小型車的電動助力自行車，其中充電器112為非車載式、裝卸式電池盒100為車載式。該電動助力自行車1的車身架2上設(shè)有頭管3、從該頭管3向車體后部斜下方延伸的下管4、從該下管4的后端向上方略豎直延伸的座管5、從上述下管4的后端向后方略水平延伸的左右一對的鏈拉條6、將該兩個鏈拉條6的后端部與上述座管5的上端部結(jié)合的左右一對的座拉條7、將上述頭管3與座管5連接的上管11。
上述頭管3上可左右轉(zhuǎn)動地支承著前叉8。該前叉8的下端軸支承著前輪9、上端固定著車把10。上述座管5的上端安裝著車座12。上述鏈拉條6的后端軸支承著后輪13。
上述車身架2的下端部裝載著動力部件15，該部件15將經(jīng)安裝于曲柄軸16的兩端凸出部的曲軸臂16a向腳踏板16b輸入的腳踏力(人力)和從內(nèi)藏式電動馬達產(chǎn)生的與人力的大小成比例的輔助動力二者的合力進行輸出。從此動力部件15的輸出經(jīng)鏈條30傳至上述后輪13。
又，作為上述電動馬達等的電源的電池盒(電池裝置)100以沿上述座管5的背面且挾于左右座拉條7、7之間的形式裝配著、相對車體可自由裝卸。上述電池盒100上設(shè)有充電口100a，該充電口100a上自由接續(xù)著充電器112的充電插頭121。
如圖2所示，上述電池盒100設(shè)有充電式電池100b、電池管理控制器100c、存儲各種信息數(shù)據(jù)的存儲部100g、輸入／出用的各種I／F100d-100f。經(jīng)輸入I／F100d接續(xù)著外部的通斷式切換開關(guān)102、經(jīng)顯示I／F100e接續(xù)著外部的電池側(cè)顯示裝置103。
上述切換開關(guān)102作為將電池管理控制器100c切換為通常控制模式或故障診斷模式的模式切換裝置設(shè)于電池盒100的外表面。又，上述電池側(cè)顯示器103具有7個指示燈(LED)103a，它根據(jù)各指示燈的顯示圖形顯示各種信息，設(shè)置于與電池盒100的外表面的上述切換開關(guān)102相鄰接處。
上述電池100b為上述電動馬達的電源，由多個單電池(Ni-Cd，Ni-MH電池等)串聯(lián)接續(xù)而成。又，上述電池管理控制器100c如圖3所示常時監(jiān)視上述電池100b的狀態(tài)，并進行該電池100b的種類判斷、電池殘容量計算處理、為保護電池進行的最大放電電流值計算處理、放電停止判斷、放電禁止判斷、以及用于故障診斷的診斷信息處理和其他各種運算處理。
101為裝載于上述動力部件15附近的車輛行駛控制裝置，該裝置15設(shè)有進行各種運算處理的車輛控制器101a、存儲各種信息數(shù)據(jù)的存儲部101b、輸入／出用各種I／F101c～101g，分別經(jīng)傳感器I／F101c接續(xù)著電流傳感器、扭矩傳感器等各種傳感器104、經(jīng)輸入I／F101d接續(xù)著總開關(guān)105、經(jīng)輸出I／F101e接續(xù)著電動馬達106、經(jīng)顯示I／F101f接續(xù)著車輛側(cè)顯示器107。
上述車輛側(cè)顯示器107設(shè)有3個指示燈(LED)107a，通過該指示燈107a的顯示圖形顯示各種信息，設(shè)于上述車把10上。
上述車輛控制器101a如圖3所示，根據(jù)上述電池管理控制器100c發(fā)出的電池狀態(tài)信息、最大放電電流值等各種信息進行電池圖像判別處理、助力電流指令值運算處理、電池電流控制處理、放電停止處理、電池容量運算處理、診斷信息處理及其他各種運算處理。
又，上述車輛控制器101a將上述各種運算處理結(jié)果及故障診斷中的該車輛行駛控制裝置101側(cè)的故障診斷信息存儲在上述存儲部101b，并將上述電池盒100側(cè)的故障診斷信息經(jīng)通信線路進行讀入存儲。而在上述切換開關(guān)102切換至故障診斷模式側(cè)時，將上述存儲部101b中存儲的故障診斷信息在上述車輛側(cè)顯示器107上進行顯示。
上述車輛控制器101a與電池管理控制器100c通過通信I／F101g、101f及通信線路a呈可以相互進行信息通信的方式接續(xù)著。如圖4所示，由電池管理控制器101c側(cè)發(fā)出的電池管理信息如電池殘存容量、最大放電電流值、電池種類、放電停止信號、放電禁止信號、診斷信息發(fā)送指示信號等送至車輛控制器101a側(cè)，而由車輛控制器側(cè)發(fā)出的信息要求信號、車輛控制診斷信息等則送至電池管理控制器100c側(cè)。
下面，將上述車輛控制器101a及電池管理控制器100c的動作隨圖5～圖7的程序框圖加以說明。
在圖5所示的車輛控制器101a的主程序圖中，先進行各種輸入處理，如通過設(shè)于車輛控制器101a側(cè)的扭矩傳感器、車速傳感器、電壓傳感器等各種傳感器104檢測到的人力扭矩、車速、電池電壓等各種輸入處理(步驟S1)，接著進行與上述電池管理控制器100c之間的通信處理(步驟S2)(后述)、助力電流值的運算處理(步驟S3)、電池殘存容量的運算顯示處理(步驟S4)、以及故障診斷處理(步驟S5)。
如圖6所示，上述通信處理首先進行發(fā)送接收處理(步驟A0)，然后根據(jù)接收后奇偶檢驗誤差、檢驗和誤差等各種誤差的有無判斷通信狀態(tài)是否正常(步驟A1)，正常時，通信斷線時間計數(shù)器用時鐘便復(fù)位(步驟A2)，再對最大放電電流值、電池殘存容量值、放電停止信息、放電禁止信息等更新為來自電池管理控制器100c側(cè)的接收數(shù)據(jù)(步驟A3～A6)。
當(dāng)在上述步驟A1中通信狀態(tài)判斷為非正常時，若該非正常判斷是初次，便開啟通信斷線時間計數(shù)器用時鐘(步驟A7、A8)。此通信異常自發(fā)生起到經(jīng)過規(guī)定時間為止的期間，即步驟A9判斷為No期間，電池管理控制器100c發(fā)出的信息保持為通信異常發(fā)生前的數(shù)據(jù)。而當(dāng)通信斷線時間經(jīng)過了規(guī)定時間后，則判斷為通信異常并進行以下的處理(步驟A10)。
首先根據(jù)車輛控制器101a檢測到的電池電壓等進行簡易電池狀態(tài)檢測。接著根據(jù)簡易電池狀態(tài)檢測測出的電池狀態(tài)算出最大放電電流，然后設(shè)定助力結(jié)束條件及電池殘存容量顯示數(shù)據(jù)。
上述簡易電池狀態(tài)檢測如圖2所示，將經(jīng)電池100b引出的配線電纜b輸入到車輛控制器101a的電池電壓進行檢測，再根據(jù)馬達的實際電流等推測出電池的放電電流并簡易地算出電池的殘存容量。
上述最大放電電流的算出，可以取根據(jù)電池殘存容量變化設(shè)定逐漸變小的值，也可以取預(yù)先確定的固定值。又，還可以取通信異常前的最終值。
上述助力結(jié)束條件設(shè)定的具體方式如下。當(dāng)通信正常時，將來自電池管理控制器100c的放電停止或放電禁止信號的接收作為助力結(jié)束條件，相反，當(dāng)通信異常時，檢測到的電池狀態(tài)----具體說是從電池的電流-電壓特性在圖8所示的閾值曲線Z1以下時起開始進行輔助比率漸減處理，隨著輔助比率逐漸減少下去設(shè)定助力停止條件。
上述助力電流值的運算處理如圖7所示，首先通過人力扭矩是否在規(guī)定的助力開始電壓以上來判斷是否為助力狀態(tài)(步驟B1)，當(dāng)為助力狀態(tài)時，根據(jù)從人力扭矩、車速及電池管理控制器100c接收到的電池電壓等進行規(guī)定的助力電流值的運算(步驟B2)，再進行將運算后的助力電流值限制在由上述電池管理控制器100c接收到的最大放電電流值以下的助力電流限制處理(步驟B3)，接著判斷是否符合助力結(jié)束條件(步驟B4)，當(dāng)符合條件時進行助力停止處理(步驟B5)。
這里，在圖6的通信處理中，當(dāng)判斷為通信斷線狀態(tài)(通信異常)時，上述助力電流值的運算處理便以上述主程序中的輸入處理根據(jù)從車輛控制器101a側(cè)的各種傳感器讀入的電池電壓、電池電流值進行由圖6的步驟A10處求出的最大放電電流值的助力電流限制處理，并按照圖6步驟A10設(shè)定的助力結(jié)束條件進行助力結(jié)束條件符合判斷。
這樣，由于本實施形態(tài)在車輛控制器101a與電池管理控制器100c之間進行信息通信，由車輛控制器101a讀入由電池管理控制器100c求得的高精度的電池電壓、最大放電電流值等的電池狀態(tài)數(shù)據(jù)并求出助力電流指令值、進行助力電流限制處理，因此能夠大幅度提高對馬達的通電控制精度。
當(dāng)通信異常(通信斷線)發(fā)生時，由于根據(jù)車輛控制器101a側(cè)的傳感器104檢測到的電池電壓進行助力電流指令值的運算的同時根椐通信異常發(fā)生前的最后的最大放電電流值進行助力電流限制處理，因此能夠根據(jù)電池盒100側(cè)接收到的電池狀態(tài)數(shù)據(jù)進行比正常時降低若干精度的最低限度的行駛控制，并能防止出現(xiàn)電池過度放電造成的深放電。
又，當(dāng)處于通信異常發(fā)生的判斷時，由于從最初通信錯誤的發(fā)生起該錯誤持續(xù)規(guī)定時間后才判斷為通信異常發(fā)生，所以能夠防止將瞬間的斷線誤判為通信異常，如瞬間顯示消失、或因切換控制形成的不連續(xù)感、助力瞬間中斷等以及將通信斷續(xù)誤判為通信斷線，如因助力的斷續(xù)產(chǎn)生的不連貫感、顯示的忽隱忽現(xiàn)等。
權(quán)利要求
1．一種設(shè)有檢測人力并以對應(yīng)其檢測到的人力的規(guī)定的輔助比率驅(qū)動馬達進行車輛行駛控制的車輛控制器和監(jiān)視電池狀態(tài)進行電池狀態(tài)管理及控制的電池管理控制器的帶電動助力功能的小型車，其特征在于將通過預(yù)定的通信協(xié)議以雙向或單向進行信息的發(fā)送、接收的通信裝置分別設(shè)于上述車輛控制器和電池管理控制器上；將判斷有無通信異常的通信異常判斷部設(shè)于上述兩個通信控制裝置上；上述車輛控制器設(shè)有通電控制裝置在通信正常時，根據(jù)電池管理控制器側(cè)檢測到的電池信息對上述馬達進行通電控制；在通信異常時，則根據(jù)上述車輛控制器側(cè)設(shè)定的設(shè)定值對上述馬達進行通電控制。
2．權(quán)利要求1中所述的帶電動助力功能的小型車，其特征在于上述通電控制裝置在通信異常時，至少在通信異常發(fā)生后的規(guī)定時間，根據(jù)來自上述電池管理控制器的通信異常發(fā)生前的電池信息對上述馬達進行通電控制。
3．權(quán)利要求1或2中所述的帶電動助力功能的小型車，其特征在于上述通電控制裝置在持續(xù)規(guī)定時間后通信中斷時識別為通信異常，在通信異常識別前進行通信正常時的處理。
全文摘要
一種帶電動助力功能的小型車。設(shè)有車輛控制器101a和電池管理控制器100c,將通信裝置分別設(shè)于上述車輛控制器101a和電池管理控制器100c;將通信異常判斷部設(shè)于上述兩個通信控制裝置101a;將通電控制裝置101a設(shè)于上述車輛控制器101中,在通信正常時,根據(jù)電池信息,對上述馬達106進行通電控制;在通信異常時,則根據(jù)設(shè)定值對上述馬達106進行通電控制。
文檔編號B60L11/18GK1294074SQ0013149
公開日2001年5月9日 申請日期2000年10月23日 優(yōu)先權(quán)日1999年10月22日
發(fā)明者照井敏泰 申請人:雅馬哈發(fā)動機株式會社