JP2008043159A - ハイブリッド式自動二輪車 - Google Patents

Abstract

【課題】自動遠心クラッチを備えているにもかかわらず発進・加速性能に優れたハイブリッド式自動二輪車を提供する。
【解決手段】エンジン１２と駆動輪との間の動力伝達系に自動遠心クラッチ１６が介装される。エンジン１２のクランク軸３６に、発電機能を有しかつバッテリ２３から給電されて補助動力を発生させるモータ１３を接続する。アクセル操作量とアクセル操作速度とを取得するアクセルデータ取得手段を備える。クランク軸３６の回転速度を検出する回転速度検出手段を備える。自動遠心クラッチ１６の接続が完了する回転速度である接続完了回転速度をアクセルデータ取得手段によって取得したアクセルデータに対応させて推定する回転速度推定手段を備える。回転速度検出手段が検出した回転速度が、回転速度推定手段が推定した接続完了回転速度に達したときにアクセルデータに対応した大きさの電力をモータ１３に供給するモータ制御手段を備えた。
【選択図】 図３

Description

本発明は、エンジンの動力とモータの補助動力とによって走行するハイブリッド式自動二輪車に関するものである。

従来、エンジンの動力とモータの補助動力とによって走行するハイブリッド式車両としては、例えば特許文献１に開示されたものがある。この特許文献１に示された車両のモータは、エンジンのクランク軸に接続されており、制御装置によって動作が制御される。このモータの補助動力とエンジンの動力とは、クランク軸によって合わせられ、合力となって駆動輪に伝達される。このエンジンと駆動輪との間の動力伝達系には、人為的に操作されるクラッチが介装されている。

特許文献１に記載されている車両は、主にエンジンの動力によって走行し、発進時にモータの動力を加えて駆動力を増大させる構成が採られている。モータの動作を制御する前記制御装置は、予め定めた発進条件が満たされたときにモータを所定のトルクが発生するように回転させる。この車両においては、上述したクラッチが接続状態であることが前記発進条件の１つになっている。

この車両において、クラッチが接続状態であることを検出するに当たってはクラッチスイッチを使用している。一般に、自動車などの車両のクラッチは、運転者がクラッチペダルを踏み込むことによって切断される構造が採られており、クラッチスイッチは、前記クラッチペダルまたはクラッチペダルと一体の検出子の変位を検出する構造のものが用いられている。
特開２０００−２８７３０６号公報

本願発明者は、上述した従来のハイブリッド式車両の技術を利用してスクータ型のハイブリッド式自動二輪車を提供することを考えた。
しかしながら、スクータ型の自動二輪車は、エンジンと後輪との間の動力伝達系に自動遠心クラッチが設けられており、人為的に操作するクラッチを備えていないために、スクータ型のハイブリッド式の自動二輪車を実現することは容易ではなかった。

モータは、エンジンとは異なり、回転速度が相対的に低くても大きなトルクが発生する。このため、発進時にモータの補助動力を加える場合、クラッチが完全に接続されていないと、大きなトルクが伝達されることによってクラッチ内の摩擦部材が滑り、発進することができない。すなわち、スクータ型のハイブリッド式自動二輪車を実現するに当たっては、自動遠心クラッチの接続が完了する時期を正確に検出することができないことが問題であった。

上述した特許文献１に示されているクラッチスイッチは、人為的な操作による部材の変位を検出するだけであるから、このクラッチスイッチでは、自動遠心クラッチの接続が完了する時期を検出することはできない。仮にクラッチスイッチによって自動遠心クラッチの接続完了時期を検出できたとしても、クラッチスイッチの分だけコストアップになるし、クラッチスイッチが故障した場合は、補助動力を発生させることすらできなくなる。

本発明はこのような問題を解消するためになされたもので、自動遠心クラッチを備えているにもかかわらず、発進・加速性能が優れたハイブリッド式自動二輪車を提供することを目的とする。

この目的を達成するために、本発明に係るハイブリッド式自動二輪車は、エンジンと駆動輪との間の動力伝達系に自動遠心クラッチが介装され、エンジンのクランク軸に、発電機能を有しかつバッテリから給電されることにより回転する補助動力用のモータが接続されたハイブリッド式自動二輪車であって、アクセル操作子のアクセル操作量とアクセル操作速度のうち少なくともアクセル操作量をアクセルデータとして取得するアクセルデータ取得手段と、前記クランク軸またはクランク軸と同期して回転する回転体の回転速度を検出する回転速度検出手段と、前記自動遠心クラッチの接続が完了するときの回転速度である接続完了回転速度を前記アクセルデータ取得手段によって取得したアクセルデータに対応させて推定する回転速度推定手段と、前記回転速度検出手段が検出した前記回転速度が、前記回転速度推定手段が推定した前記接続完了回転速度に達したときに前記アクセルデータに対応した大きさの電力を前記モータに供給するモータ制御手段とを備えたものである。

請求項２に記載した発明に係るハイブリッド式自動二輪車は、請求項１に記載したハイブリッド式自動二輪車において、モータへの電力供給を予め定めた給電時間だけ継続し、この給電時間が経過した後にモータへの電力供給を絶つ給電制限手段を備えたものである。

請求項３に記載した発明に係るハイブリッド式自動二輪車は、請求項２に記載したハイブリッド式自動二輪車において、バッテリの充電量を検出する充電量検出手段を備え、給電制限手段は、前記充電量検出手段によって検出された充電量が少なくなるにしたがって給電時間を短くする構成が採られているものである。

請求項４に記載した発明に係るハイブリッド式自動二輪車は、請求項２または請求項３に記載したハイブリッド式自動二輪車において、給電時間が経過した後にモータに発電させ、この発電による電力でバッテリを充電する充電手段を備えているものである。

請求項５に記載した発明に係るハイブリッド式自動二輪車は、請求項１ないし請求項４のうち何れか１つに記載したハイブリッド式自動二輪車において、アクセルデータ取得手段は、アクセル操作量とアクセル操作速度とをアクセルデータとして取得し、回転速度推定手段は、前記アクセルデータ取得手段によって取得したアクセル操作量に基づいて求めた第１回転速度と、前記アクセルデータ取得手段によって取得したアクセル操作速度に基づいて求めた第２回転速度とのうち高い方の回転速度に基づき前記接続完了回転速度を推定するようにしたものである。

請求項６に記載した発明に係るハイブリッド式自動二輪車は、請求項１ないし請求項５のうち何れか１つに記載のハイブリッド式自動二輪車において、モータ制御手段は、エンジン始動後であってモータの動力がクランク軸に加えられていない運転状態でモータをエンジンの回転に合わせて回転させる予備回転手段を備えているものである。

請求項７に記載した発明に係るハイブリッド式自動二輪車は、請求項６に記載したハイブリッド式自動二輪車において、予備回転手段がモータをエンジンの回転に合わせて回転させるときの回転開始時期を、エンジン始動後であって、エンジン回転速度がアイドル回転速度より低いときに設定したものである。

請求項８に記載した発明に係るハイブリッド式自動二輪車は、請求項６または請求項７に記載したハイブリッド式自動二輪車において、バッテリの充電量が予め定めた最低充電量より少ないか否かを判定する充電量判定手段と、この充電量判定手段による判定の結果、バッテリの充電量が前記最低充電量より少ないと判定された場合、エンジン始動後であってモータの動力がクランク軸に加えられていない運転状態においてモータに発電させ、この発電による電力でバッテリを充電する予備充電手段とを備えているものである。

自動遠心クラッチの接続が完了するときの前記回転体の回転速度（接続完了回転速度）は、アクセル操作量（エンジンの出力トルクの大きさ）に対応して変わる。すなわち、接続完了回転速度は、アクセル操作量が多ければそれだけエンジンの出力トルクが大きくなるから高くなる。

本発明によれば、アクセルデータ（アクセル操作子の操作量、アクセル操作速度）に対応して前記接続完了回転速度が回転速度推定手段によって推定される。モータは、アクセル操作により上昇した前記回転体の回転速度が前記接続完了回転速度に達したときに給電されて動力を発生する。

したがって、本発明によれば、自動遠心クラッチの接続が完了した状態でモータの補助動力がクラッチに加えられるから、エンジンの動力とモータの補助動力とを効率よく自動遠心クラッチを介して駆動輪に伝達することができる。この結果、本発明によれば、発進・加速性能が優れたハイブリッド式自動二輪車を提供することができる。

アクセル操作子の操作量、操作速度を検出するに当たっては、エンジンの回転を制御するために用いる既存のセンサを使用することができるから、本発明を実施するに当たって新たにセンサやスイッチなどの検出用の部材を設ける必要はない。このため、本発明はコストダウンを図りながら実施することができる。

また、本発明に係るハイブリッド式自動二輪車は、専ら自動遠心クラッチの接続完了を検出するためのセンサやスイッチを使用してはいない。このため、このハイブリッド式自動二輪車は、専用のセンサやスイッチを使用してクラッチの接続完了を検出する場合に較べて補助動力を加える動作の信頼性が高いものとなる。

請求項２記載の発明によれば、発進・加速後にモータへの電力供給が絶たれるから、発進・加速後もモータに給電する場合に較べてバッテリの電力消費量を低減することができる。
請求項３記載の発明によれば、バッテリの充電量が過度に減少することはないから、次回モータの補助動力を発生させるときの電力を確保することができる。
請求項４記載の発明によれば、バッテリの電力を消費した後にバッテリを充電することができるから、次回モータに給電するときの電力を充分に確保することができる。

請求項５記載の発明によれば、回転速度推定手段が推定する接続完了回転速度は、アクセル操作量が等しい場合であっても、アクセル操作速度が高い場合の方が高くなるように推定できる。このため、小排気量エンジンを搭載した自動二輪車のようにアクセルを全開にして発進、加速することが多い自動二輪車であっても、アクセル操作速度に対応した適切な時期にモータの動力が自動遠心クラッチに加えられる。
したがって、この発明によれば、エンジンの動力とモータの補助動力とをより一層確実に駆動輪に伝達することができる。

請求項６記載の発明によれば、モータの駆動によって補助動力が発生していない状態でモータがエンジンの負荷になるのを防ぐことができるから、アイドリング状態においてエンジンの回転を安定させることができる。

請求項７記載の発明によれば、エンジンが始動してから回転速度がアイドル回転速度に達する以前にモータが回転し、エンジンの負荷が低減される。このため、エンジンは、クランク軸にモータが接続されているにもかかわらず、始動後に回転が安定した状態を保ちながらアイドリング状態に移行する。したがって、この発明によれば、エンジンの始動から発進、加速に至る一連の動作が円滑に行われるハイブリッド式自動二輪車を提供することができる。

請求項８記載の発明によれば、バッテリの充電量が少ない場合、例えば停車時などモータの補助動力が不要なときにバッテリを充電することができる。このため、この発明によれば、バッテリの過放電が防止されるとともに、次回モータの補助動力を発生させるときの電力を確保することができる。

以下、本発明に係るハイブリッド式自動二輪車の一実施の形態を図１ないし図１４によって詳細に説明する。
図１は本発明に係るハイブリッド式自動二輪車の側面図、図２は動力ユニットの横断面図、図３は本発明に係るハイブリッド式自動二輪車の制御系の構成を示すブロック図、図４はモータジェネレータ制御部の構成を示すブロック図である。

図５は接続完了回転速度を推定する方法を説明するためのグラフで、同図（Ａ）はＡＰＳ角度に基づいて第１回転速度を求めるためのマップとなるグラフ、同図（Ｂ）はＡＰＳ変化率に基づいて第２回転速度を求めるためのマップとなるグラフ、同図（Ｃ）は第１回転速度と第２回転速度とに基づく実際の接続完了回転速度の変化を示すグラフである。

図６はＡＰＳ角度とモータの駆動電流の関係を示すグラフ、図７はバッテリの充電量とモータへの給電時間との関係を示すグラフ、図８はバッテリの開放電圧に基づいてバッテリの充電量を求めるためのマップとなるグラフ、図９はバッテリ電流とバッテリ電圧とからバッテリの充電量を求めるためのマップとなるグラフである。図１０はバッテリの充電量に対する充電電流と放電電流とを設定するためのマップとなるグラフである。

図１１は本発明に係るハイブリッド式自動二輪車の動作を説明するためのフローチャート、図１２はエンジン始動後にモータが補助動力を発生するまでの制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。図１３および図１４は本発明に係るハイブリッド式自動二輪車の動作を説明するためのタイムチャートである。図１３は、アクセル操作量が操作開始から操作終了まで時間に略比例して増大するようにアクセルを操作した場合を示す。図１４は、アクセルを発進操作の途中で一旦僅かに戻し、その後再び発進操作を行った場合を示す。

これらの図において、符号１で示すものはこの実施の形態によるハイブリッド式自動二輪車である。２はこの自動二輪車の前輪を示し、３はフロントフォーク、４は操向ハンドル、５は駆動輪としての後輪、６は後輪５を駆動するための動力ユニット、７はシート、８は車体カバーを示す。

前輪２は、操向ハンドル４を回動させることにより左右方向に操舵される。この操向ハンドル４の車体右側の端部には、動力ユニット６の駆動力を増減するためのアクセルグリップ９と、前輪用ブレーキレバー（図示せず）とが設けられている。前記アクセルグリップ９によって、本発明でいうアクセル操作子が構成されている。

前記アクセルグリップ９は、図示してはいないが、操向ハンドル４のハンドルバーに回動自在に支持されている。このアクセルグリップ９には、その操作量（ハンドルバーに対する回動角度）を検出するためのアクセル操作量検出器１１｛以下、単にＡＰＳ（アクセル・ポジジョン・センサ）という｝が設けられている。
前記後輪５は、図２に示すように、後述する動力ユニット６の後端部に回転自在に支持されており、この動力ユニット６に設けられたエンジン１２の動力とモータ１３の補助動力とによって回転させられる。

動力ユニット６は、ユニットスイング式のもので、図示してはいないが、前端部に連結されたリンク機構によって車体フレームに上下方向に揺動自在に支持されている。動力ユニット６の後端部と車体フレーム（図示せず）との間には、図１に示すように、クッションユニット１４が介装されている。

動力ユニット６は、図２に示すように、車体前側（図２においては右側）の端部に設けられたエンジン１２およびモータ１３と、車体左側で前後方向に延びるベルト式無段変速機１５（以下、単にＣＶＴという）と、ＣＶＴ１５の後端部に設けられた自動遠心クラッチ１６と、この自動遠心クラッチ１６と後輪５の車軸１７との間に設けられた歯車式減速機１８と、エンジン１２およびモータ１３の動作を制御するための制御装置１９（図３参照）などによって構成されている。

前記制御装置１９には、メインスイッチ２１と、始動スイッチ２２と、バッテリ２３などが接続されている。始動スイッチ２２は、エンジン１２を始動させるためのもので、この実施の形態ではモータ１３を使用してエンジン１２を始動させる。この始動時にはモータ１３は実質的にセルモータとして機能することになる。なお、エンジン１２を始動させるに当たっては、従来の一般的な自動二輪車と同様に始動専用のセルモータを使用して行うことができる。

前記エンジン１２は、図２において符号３１で示すクランクケースと、このクランクケース３１から車体の前方であって上側に延びるシリンダ（図示せず）とを備えた４サイクルエンジンである。前記シリンダには、スロットル弁３２（図３参照）を有する吸気装置と、マフラー３３（図１参照）を有する排気装置とが接続されている。

前記スロットル弁３２は、前記アクセルグリップ９にワイヤ（図示せず）を介して接続されており、アクセルグリップ９を操作することによって開閉する。このスロットル弁３２には、開度を検出するためのスロットル弁開度センサ（図示せず）が設けられている。このスロットル弁開度センサは、図３に示すように、後述する制御装置１９のエンジン制御部３４に接続されており、スロットル弁３２の開度を検出データとしてエンジン制御部３４に送出する。

また、このエンジン１２は、燃料噴射インジェクタ３５（図３参照）によって吸気通路内に燃料が噴射される構成が採られている。この燃料噴射インジェクタ３５の燃料噴射量は、スロットル弁３２の開度とエンジン１２の回転速度などに対応させてエンジン制御部３４によって設定される。エンジン１２の回転速度は、点火プラグ（図示せず）を有する点火装置で生じる点火パルスの数を利用して算出する。エンジン１２の点火時期は、クランク軸３６の回転角度に基づいてエンジン制御部３４が設定する。

クランク軸３６の回転角度は、クランクケース３１に取付けられた電磁ピックアップ３７（図２参照）によって検出する。この電磁ピックアップ３７は、後述するモータ１３のロータ３８（図２参照）に設けられた歯３８ａと対向するように位置付けられており、前記歯３８ａを磁気的に検出したときに検出信号をエンジン制御部３４に送出する。

エンジン１２のクランク軸３６は、図２に示すように、クランクケース３１に軸受３９，４０によって回転自在に支持されている。クランクケース３１は、車体左側の半部４１と車体右側の半部４２とから構成されている。車体左側の半部４１は、後輪５の左側方で前後方向に延びる前後方向延在部４１ａが一体に形成されており、伝動ケースカバー４３が取付けられている。

クランクケース３１の車体左側の半部４１と伝動ケースカバー４３とは、ＣＶＴ１５、自動遠心クラッチ１６、歯車式減速機１８などを収容しかつ支持する伝動ケース４４を構成している。
クランクケース３１の車体右側の半部４２には、後述するモータ１３のモータハウジング４５が取付けられている。

クランク軸３６の車体左側の端部には、図２に示すように、ＣＶＴ１５の駆動プーリ４６が装着されている。この駆動プーリ４６は、クランク軸３６に固定された固定シーブ４６ａと、クランク軸３６に相対回転が規制された状態で軸線方向に移動自在に支持された可動シーブ４６ｂと、この可動シーブ４６ｂをクランク軸３６の軸線方向に移動させる駆動機構（図示せず）とから構成されている。

ＣＶＴ１５は、前記駆動プーリ４６と、車体の後方に位置する従動プーリ４７と、これら両プーリ４６，４７に巻き掛けられたＶベルト４８とから構成されており、従来からよく知られているように、クランク軸３６の回転を無段階に変速して従動プーリ４７の回転軸４９に伝達する。従動プーリ４７は、前記回転軸４９に固定された固定シーブ４７ａと、回転軸４９に軸線方向に移動可能に支持されかつ圧縮コイルばね（図示せず）によって固定シーブ４７ａ側に付勢された可動シーブ４７ｂとから構成されている。

前記回転軸４９は、円筒状に形成され、その中空部内を貫通する中間軸５０に図示していない軸受によって回転自在に支持されている。中間軸５０は、前記伝動ケース４４に軸受５１，５２によって回転自在に支持されている。前記回転軸４９の車体左側の端部には、自動遠心クラッチ１６の入力部１６ａが接続されている。

自動遠心クラッチ１６は、クラッチシュー１６ｂを有する前記入力部１６ａと、この入力部１６ａを収容するクラッチアウター１６ｃとから構成されている。クラッチアウター１６ｃは、前記中間軸５０の車体左側の端部に固定されている。
中間軸５０の車体右側の端部は、２段減速式の歯車式減速機１８を介して後輪５の車軸１７に接続されている。後輪５の車軸１７は、伝動ケース４４に軸受５３，５４によって回転自在に支持されている。

このように構成された動力ユニット６によれば、クランク軸３６の回転は、ＣＶＴ１５の駆動プーリ４６からＶベルト４８を介して従動プーリ４７に伝達され、さらに回転軸４９から自動遠心クラッチ１６の入力部１６ａに伝達される。クランク軸３６の回転上昇に伴って前記入力部１６ａの回転が上昇することにより、クラッチシュー１６ｂが遠心力によって拡径してクラッチアウター１６ｃに接続し、クラッチアウター１６ｃが回転する。この回転は、中間軸５０から歯車式減速機１８を介して車軸１７（後輪５）に伝達される。

前記クランク軸３６の車体右側の端部には、図２に示すように、後述するモータ１３のロータ３８が取付けられている。
モータ１３は、クランク軸３６に補助動力を加えるためのもので、エンジン１２により回転させられることによって発電する機能を有している。このモータ１３は、前記ロータ３８と、前記モータハウジング４５に固定されたステータ６１とを備えており、図３に示すように、制御装置１９のモータジェネレータ制御部６２に接続されている。

前記ロータ３８は、クランク軸３６に固定されたボス３８ｂと、このボス３８ｂの車体左側の端部から径方向に延びる円板３８ｃと、この円板３８ｃを収容する円筒３８ｄと、前記円板３８ｃの車体右側の端面に固着された永久磁石６３とから構成されている。前記電磁ピックアップ３７によって検出される歯３８ａは、前記円筒３８ｄの外周部に形成されている。このモータ１３は、クランク軸３６を直接駆動する構造が採られている。

前記ステータ６１は、コイル６４を内蔵し、一部が前記円筒３８ｄの内部に入り込み、前記永久磁石６３と対向する状態でモータハウジング４５に固定されている。このステータ６１は、クランク軸３６の軸心を中心とする円周上に設けられている。
また、このモータ１３のステータ６１には、ロータ３８の回転速度（クランク軸３６の回転速度）を検出するためのエンコーダ６５（図３参照）が内蔵されている。

モータジェネレータ制御部６２は、モータ１３に電力を供給する時期および前記電力の大きさを制御するとともに、モータ１３を発電機として機能するように切り換えるもので、図４に示すように、アクセルデータ取得手段７１、回転速度検出手段７２、回転速度推定手段７３、モータ制御手段７４、充電量検出手段７５、充電手段７６、充電量判定手段７７、予備充電手段７８およびタイマー７９を備えている。

前記アクセルデータ取得手段７１は、前記ＡＰＳ１１によって検出されたアクセル操作量（アクセルグリップ９の操作角度）と、アクセル操作速度（アクセルグリップ９を操作したときの速度）とをアクセルデータとして取得する。

前記回転速度検出手段７２は、エンジン１２の回転速度を検出する。この実施の形態によれば、回転速度検出手段７２は、エンコーダ６５を使用してクランク軸３６の回転速度を求める構成が採られている。なお、回転速度検出手段７２は、クランク軸３６の回転速度の代わりに、モータ１３のロータ３８の回転速度を検出することができる。また、回転速度検出手段７２は、前記クランク軸３６やロータ３８などに直接接続されてこれらの部材と同期して回転する回転体や、クランク軸３６やロータ３８などに歯車やチェーンなどの伝動手段（図示せず）を介して接続されることによりクランク軸３６やロータ３８などと同期して回転する他の回転体（図示せず）の回転速度を検出することもできる。ロータ３８の回転速度を検出するためには、電磁ピックアップ３７を用いて行うことができる。

前記回転速度推定手段７３は、モータ１３によって補助動力を発生させるときのエンジン１２の回転速度を後述する手法によって推定する。この回転速度は、自動遠心クラッチの接続が完了する回転速度（接続完了回転速度）となるように推定される。

例えば、アクセルグリップ９を大きくかつ速く操作した場合、自動遠心クラッチ１６に加えられるエンジン１２の動力が相対的に大きくなり、自動遠心クラッチ１６の接続が完了するときの回転速度が相対的に高くなるから、接続完了回転速度が相対的に高くなるように推定する。この接続完了回転速度を推定することなく、アクセル操作と連動させてモータ１３に給電するような場合は、アクセル操作開始とともにモータ１３の駆動によって補助動力が発生することになり、自動遠心クラッチ１６の接続が完了する以前に大きなトルクが加えられてしまい、クラッチシュー１６ｂが滑って発進することができなくなる。

回転速度推定手段７３は、アクセル操作量に基づいて推定した仮の回転速度（以下、この回転速度を第１回転速度という）と、アクセル操作速度に基づいて推定した仮の回転速度（以下、この回転速度を第２回転速度という）とのうち高くなる方の回転速度に基づいて前記接続完了回転速度を推定する。

以下、接続完了回転速度を推定する方法を具体的に説明する。この実施の形態による回転速度推定手段７３は、図５（Ａ）〜（Ｃ）に示すマップを用いて前記最終的な接続完了回転速度を推定する。図５（Ａ）はアクセル操作量に対応した第１回転速度に相当する設定値Ａを求めるためのマップとなるグラフ、同図（Ｂ）はアクセル操作速度に対応した第２回転速度に相当する設定値Ｂを求めるためのマップとなるグラフ、同図（Ｃ）は設定値Ａと設定値Ｂとから最終的な接続完了回転速度を推定するためのマップとなるグラフである。

前記設定値Ａは、図５（Ａ）に示すように、アクセル操作量が予め定めた上限に達するまでは、アクセル操作量が多くなればなるほど回転速度が高くなるように設定され、アクセル操作量が上限に達した後は、アクセル操作量が増大しても回転速度は一定の最高回転速度を維持するように設定される。

前記設定値Ｂは、図５（Ｂ）に示すように、アクセル操作速度が予め定めた上限に達するまでは、アクセル操作速度が速くなればなるほど回転速度が高くなるように設定され、アクセル操作速度が上限に達した後は、アクセル操作速度が増大しても回転速度は一定の最高回転速度を維持するように設定される。

回転速度推定手段７３は、前記アクセルデータ取得手段７１が取得したアクセル操作量に対応する設定値Ａを図（Ａ）に示すマップから読み出す。また、回転速度推定手段７３は、アクセルデータ取得手段７１が取得したアクセル操作速度に対応する設定値Ｂを図（Ｂ）に示すマップから読み出す。そして、回転速度推定手段７３は、前記設定値Ａと設定値Ｂとを比較し、これらの設定値Ａ，Ｂうち大きい方の値を図（Ｃ）に示すマップに当てはめ、推定値として最終的な接続完了回転速度を同図から読み出す。

前記モータ制御手段７４は、後述する給電制限手段８１と予備回転手段８２とを備え、アイドリング状態にあるアクセルグリップ９が操作されてエンジン１２の回転速度が前記接続完了回転速度に達した後にアクセル操作量に対応した大きさの電力をモータ１３に供給する。
アクセルグリップ９がアイドリング状態にあることは、アクセルデータ取得手段７１が取得したアクセル操作量を用いて検出する。すなわち、アクセル操作量が０である場合にアイドリング状態であると判定する。

また、アクセルグリップ９が操作されたか否かは、アクセル操作量が０から変化したか否かを判定することにより検出する。
モータ制御手段７４がアクセル操作量に対応した大きさの電力をモータ１３に供給するに当たっては、アクセル操作量に対応する大きさの駆動電流を図６に示すマップから読み出し、この駆動電流がモータ１３に流れるように電圧を制御することによって行う。なお、このモータ制御手段７４がモータ１３に給電するのは、バッテリ２３の充電量が後述する最低充電量を上回っているときに限られる。

前記給電制限手段８１は、前記モータ制御手段７４がモータ１３に給電するときの時間の長さを予め定めた給電時間に制限する。この給電時間は、後述する給電時間設定手段８３によって設定される。すなわち、給電制限手段８１は、モータ１３への電力供給を前記給電時間だけ継続し、この給電時間が経過した後にモータ１３への電力供給を絶つ。給電時間はタイマー７９によって計測する。

前記給電時間設定手段８３は、後述する充電量検出手段７５によって検出されたバッテリ２３の充電量に対応させて前記給電時間を変える。この給電時間設定手段８３が給電時間を変えるに当たっては、図７に示すマップを使用して行う。図７はバッテリ２３の充電量（バッテリＳＯＣ）に対する駆動時間を示すグラフである。このグラフに示すように、給電時間は、バッテリ２３の充電量が少なくなるにしたがって短くなるように設定される。給電時間設定手段８３は、現在のバッテリ２３の充電量に対応する給電時間を図７に示すマップから読み出し、この給電時間を給電制限手段８１に送る。すなわち、給電制限手段８１は、給電時間設定手段８３によって検出された充電量が少なくなるにしたがって給電時間を短くする。

前記予備回転手段８２は、補助動力を発生していないモータ１３がエンジン１２の負荷になるのを防ぐためのもので、エンジン１２の回転速度が予め定めた予備回転速度に至ったときに通電を開始してモータ１３を回転させる構成が採られている。この実施の形態においては、前記予備回転速度は、アイドリング状態にあるエンジン１２の回転速度（アイドル回転速度）より低い回転速度に設定されている。

すなわち、この実施の形態によるハイブリッド式自動二輪車１においては、エンジン始動後であって、エンジンの回転速度がアイドル回転速度より低い予備回転速度に達したときに、予備回転手段８２がモータ１３をエンジン１２の回転に合わせて回転させる。エンジン１２の回転速度は、前記回転速度検出手段７２によって検出する。

前記充電量検出手段７５は、図８に示すグラフからなるマップを使用してバッテリ２３の解放電圧に対応するバッテリ２３の充電量（ＳＯＣ）を求め、さらに、この充電量に、バッテリ２３を充電しているときの電流量とバッテリ２３が放電しているときの電流量とを積算することによって現在の充電量を求める。バッテリ解放電圧は、例えばエンジン停止時などのバッテリ２３が電力を消費していないとき、またはバッテリ２３を充電していないときに充電量検出手段７５が検出する。なお、バッテリ２３は、後述する充電手段７６によって充電される。この充電時の電流と、バッテリ２３の放電時の電流とは、バッテリ２３とモータジェネレータ制御部６２とを接続する回路に設けた電流検出器８４（図３参照）によって計測する。

エンジン運転中にバッテリ２３の充電量を検出するためには、上述したように充電電流と放電電流とをその都度計測して積算する他に、図９に示すように、マップを用いて行うことができる。図９に示すマップは、バッテリ２３の充電量（ＳＯＣ）をバッテリ電流とバッテリ電圧とに割り付けたものである。このマップには、０％〜１００％の各充電量における、バッテリ２３の端子間の電圧と、バッテリ２３を流れる電流との関係が示されている。このマップを使用してバッテリ２３の充電量を求める場合、充電量検出手段７５は現在のバッテリ２３を流れる電流とバッテリ２３の端子間電圧とを検出し、これらの電流と電圧とに対応する充電量（ＳＯＣ）をマップから読み出す。

前記充電手段７６は、上述した給電時間が経過した後にモータ１３を発電機として機能させてモータ１３に発電させ、この発電による電力でバッテリ２３を充電する。また、この充電手段７６は、前記充電量検出手段７５が検出した充電量に応じて発電による電力量を変える。すなわち、充電手段７６は、バッテリ２３の充電量が相対的に多い場合は充電電流を低下させ、充電量が相対的に少ない場合には、充電電流を増大させる。

前記充電量判定手段７７は、モータ１３の駆動によって補助動力が発生していない状態において、前記充電量検出手段７５が検出したバッテリ２３の充電量と、予め定めた最低充電量とを比較する。また、この充電量判定手段７７は、バッテリ２３の充電量が前記最低充電量より少ない場合、前記予備回転手段８２にモータ１３への給電を絶たせるための制御信号を送るとともに、後述する予備充電手段７８に充電を開始させるための制御信号を送出する。前記予備回転手段８２は、前記制御信号を受けることによってモータ１３への給電を停止する。

前記予備充電手段７８は、充電量判定手段７７から前記制御信号が送られたときにモータ１３の駆動によって補助動力が発生していない状態であればモータ１３を発電機として機能させ、モータ１３に発電させる。この発電時の充電電流は、図１０に示すマップから読み出して設定される。このマップは、バッテリ２３の充電量（ＳＯＣ）に対するバッテリ２３の充電電流と放電電流とを示すものである。

このマップからも分かるように、この実施の形態による予備充電手段７８は、バッテリ２３の充電量が最低充電量Ｃ１と、それより充電量が少なくなる限界値Ｃ２との間にある場合は充電量が少なくなればなるほど充電電流を増大させる。また、予備充電手段７８は、充電量が限界値Ｃ２より少ない場合は、充電電流を一定の最大電流として充電を行う。なお、このようにエンジン１２が低速運転状態にあるときにモータ１３を発電機として機能させる場合、このハイブリッド式自動二輪車１のエンジン制御部３４は、エンジン１２の回転が安定するようにインジェクタ３５による燃料噴射量を増量させる。

このとき、例えばアクセルグリップ９がアイドリング位置にある場合、エンジンの回転速度が通常運転時のアイドリング回転速度に達するように燃料噴射量を制御する。また、このエンジン制御部３４は、このアイドリング状態からアクセル操作量が増大した場合、アクセル操作量の増加分に対応させて燃料噴射量を増量させる。このため、モータ１３が発電することにより負荷が増加した分だけ燃料噴射量が増量されるから、発電による負荷の増大が原因でエンジン１２がストールするのを防ぐことができる。

次に、上述したように構成されたモータジェネレータ制御部６２の動作を図１１および図１２に示すフローチャートと図１３に示すタイムチャートとを用いて説明する。
エンジン１２は、図１１に示すフローチャートのステップＰ１〜Ｐ３において、メインスイッチ２１がＯＮ操作され、さらに、始動スイッチ２２がＯＮ操作されることによって始動する。

メインスイッチ２１がＯＮ操作されたタイミングを図１３において時間Ｔ１で示し、始動スイッチ２２がＯＮ操作されたタイミングを図１３において時間Ｔ２で示す。
エンジン始動後、ステップＰ４において、アクセルデータ取得手段７１がアクセルデータ（アクセル操作量とアクセル操作速度）を取得し、ステップＰ５において、バッテリ２３の充電量が前記最低充電量より少ないか否かを充電量判定手段７７が判定する。

バッテリ２３の充電量が最低充電量以下である場合、ステップＰ６において、予備充電手段７８が図１０に示すマップからモータ１３の充電電流を読み出し、ステップＰ７において、モータ１３を発電機として機能させて前記充電電流が得られるようにモータ１３に発電させる。そして、ステップＰ４に戻って上述した制御を繰り返す。ステップＰ７において発電が開始されるタイミングを図１３中に時間Ｔ３で示す。

一方、ステップＰ５においてバッテリ２３の充電量が最低充電量より多いと判定された場合は、ステップＰ８に進み、モータ１３の駆動電流を設定する。ここで、このステップＰ８で行う動作を図１２に示すフローチャートによって説明する。

先ず、図１２に示すフローチャートのステップＳ１において、エンジン１２の回転速度を検出し、ステップＳ２〜Ｓ３に示すように、エンジン回転速度が予備回転速度に達したとき通電を開始してモータ１３を回転させる。この予備回転速度を図１３において符号Ｒで示す。また、このようにモータ１３がエンジン１２の回転に合わせて回転するときのタイミングを図１３において時間Ｔ４で示す。

その後、ステップＳ４において、アクセルデータを再び取得し、ステップＳ５において、アクセル操作が行われたか否かを判定する。アクセル操作が行われていない場合はステップＳ１に戻り、アクセル操作が行われた場合は、ステップＳ６において、図５（Ａ）に示すマップからそのときのアクセル操作量に対応する設定値Ａ（第１回転速度）を読み出し、ステップＳ７において、図５（Ｂ）に示すマップからそのときのアクセル操作速度に対応する設定値Ｂ（第２回転速度）を読み出す。アクセル操作が行われたタイミングを図１３において時間Ｔ５で示す。
そして、ステップＳ８において、前記設定値Ａと設定値Ｂとのうち大きい方（回転速度が高くなる方）の値に基づき、推定値として図５（Ｃ）に示すマップから最終的な接続完了回転速度を読み出す。

このように接続完了回転速度を推定した後、ステップＳ９において、エンジン１２の回転速度が前記接続完了回転速度に達したか否かを判定する。エンジン１２の回転速度が接続完了速度に達していない場合はステップＳ４に戻り、エンジン１２の回転速度が接続完了回転速度に達した後は、ステップＳ１０において、図６に示すマップからモータ１３の駆動電流を読み出し、ステップＳ１１において、図７に示すマップから給電時間を読み出す。この給電時間は、バッテリ２３の充電量が少なくなるにしたがって短くなる。

このようにモータ１３で補助動力を発生させる準備が整った後、図１１に示すフローチャートのステップＰ９において、モータ１３に前記駆動電流を流し、モータ１３の駆動による補助動力を発生させる。この補助動力が発生するタイミングを図１３において時間Ｔ６で示す。また、このときにタイマー７９が計時を開始する。

このとき、エンジン１２の回転速度はアクセル操作開始（Ｔ５）から接続完了回転速度に上昇しており、自動遠心クラッチ１６においては接続が完了している。このため、エンジン１２の動力にモータ１３の補助動力を合わせた合力が自動遠心クラッチ１６から歯車式減速機１８と車軸１７とを介して後輪５に伝達されることになる。

この結果、車体が発進から加速するときの加速度は、エンジン１２の動力のみによって走行する一般的な自動二輪車に較べて大きくなる。一方、バッテリ２３の充電量が前記最低充電量より少ない場合は、図１３に示すように、エンジン１２の回転速度が接続完了回転速度に達した後に発電量をアイドリング時の発電量Ｌから走行時の発電量Ｈに増大させる。

モータ１３の駆動により上述したように補助動力が発生した後、ステップＰ１０において、モータ１３の駆動開始から経過した時間が給電時間に達したか否かを判定する。給電時間が経過していない場合はステップＰ９に戻り、給電時間が経過した場合は、ステップＰ１１において、モータ１３への給電を絶つ。この給電停止のタイミングを図１３において時間Ｔ７で示す。

モータ１３への給電を絶った後は、ステップＰ６，Ｐ７において、モータ１３を発電機として機能させて発電を行う。発電開始のタイミングを図１３において時間Ｔ８で示す。このときの発電量もバッテリ２３の充電量に対応させて増減させる。

モータ１３による補助動力は、上述した発進時の他に、例えば走行中にアクセルグリップ９をアイドリング位置まで戻し、惰行している状態からアクセルグリップ９を走行速度が上昇するように操作したときにも発生する。このため、このときにも自動遠心クラッチ１６が滑ることはなく、モータ１３の駆動による補助動力によって高い加速性能を得ることができる。

図１３に示した動作例では、アクセルグリップ９の操作量が操作開始から車体の発進まで増大し続ける例を示したが、アクセル操作が変則的である場合であっても、接続完了回転速度が変化するだけで上述した例と同じ動作が行われる。例えば、発進操作の途中でアクセルグリップ９を一旦僅かに戻し、その後再び発進操作を行った場合は、図１４に示すように動作する。

図１４においては、発進操作の途中でアクセルグリップ９を戻し始めたときのタイミングを時間Ｔ１０で示し、アクセルグリップ９を戻し終わって再び発進操作を開始したタイミングを時間Ｔ１１で示す
図１４に示すように、接続完了回転速度を示す推定値はアクセルグリップ９を戻すことによって小さくなり、アクセルグリップ９を再度操作することによって増大する。この場合でもアクセル操作開始（Ｔ５）後にエンジン１２の回転速度が接続完了回転速度に達したとき（Ｔ６）にモータ１３による補助動力が発生する。

上述したように構成されたハイブリッド式自動二輪車１においては、自動遠心クラッチ１６の接続が完了した状態でモータ１３の補助動力が自動遠心クラッチ１６に加えられるから、自動遠心クラッチ１６において動力が損失されることがなく、エンジン１２の動力とモータ１３の補助動力との合力が自動遠心クラッチ１６から後輪５側へ効率よく伝達される。
したがって、この実施の形態によれば、発進・加速性能に優れたハイブリッド式自動二輪車１を製造することができる。

また、この実施の形態においては、アクセルグリップ９の操作量、操作速度を検出するに当たって、エンジン１２の回転を制御するために用いる既存のＡＰＳ１１を使用している。このため、このハイブリッド式自動二輪車１を製造するに当たって、新たにセンサやスイッチなどの検出用の部材を設ける必要はないから、コストダウンを図ることができる。

この実施の形態によるハイブリッド式自動二輪車１においては、専ら自動遠心クラッチ１６の接続完了を検出するためのセンサやスイッチを使用してはいない。このため、このハイブリッド式自動二輪車１によれば、専用のセンサやスイッチを使用して自動遠心クラッチの接続完了を検出する場合に較べて、補助動力を加える動作の信頼性が高くなる。

この実施の形態によるハイブリッド式自動二輪車１においては、発進・加速の後、予め定めた給電時間が経過したときモータ１３への電力供給が絶たれるから、発進・加速後もモータ１３に電力を供給する場合に較べてバッテリ２３の電力消費量を低く抑えることができる。

この実施の形態によるハイブリッド式自動二輪車１においては、バッテリ２３の充電量が少なくなるにしたがって給電時間が短くなるから、バッテリ２３の充電量が過度に減少することはない。このため、このハイブリッド式自動二輪車１によれば、次回モータ１３の補助動力を発生させるときの電力を確保することができる。

この実施の形態によるハイブリッド式自動二輪車１においては、給電時間が経過した後にモータ１３が発電し、この発電による電力でバッテリ２３が充電される。このため、このハイブリッド式自動二輪車１によれば、バッテリ２３の電力を消費した後にバッテリ２３を充電することができるから、次回モータ１３に給電するときの電力を充分に確保することができる。

この実施の形態によるハイブリッド式自動二輪車１は、アクセル操作量に基づいて求めた第１回転速度と、アクセル操作速度に基づいて求めた第２回転速度とのうち高い方の回転速度を採用する構成が採られている。このため、このハイブリッド式自動二輪車１によれば、アクセルグリップ９をスロットル弁３２が全開になるように操作して発進、加速する場合であっても、アクセル操作速度に対応した適切な時期にモータ１３の動力が自動遠心クラッチ１６に加えられる。この結果、このハイブリッド式自動二輪車１では、エンジン１２の動力とモータ１３の補助動力とをより一層確実に後輪５へ伝達することができる。

この実施の形態によるハイブリッド式自動二輪車１は、エンジン始動後であってモータ１３の動力がクランク軸３６に加えられていない運転状態でモータ１３をエンジン１２の回転に合わせて回転させる構成が採られている。このため、このハイブリッド式自動二輪車１によれば、モータ１３が補助動力を発生させていないときにエンジン１２の負荷になるのを防ぐことができるから、アイドリング状態においてエンジン１２の回転が安定する。

この実施の形態によるハイブリッド式自動二輪車１においては、エンジン１２が始動してから回転速度がアイドル回転速度に達する以前にモータ１３が回転し、エンジン１２の負荷が低減される。このため、エンジン１２は、クランク軸３６にモータ１３が接続されているにもかかわらず、始動後に回転が安定した状態を保ちながらアイドリング状態に移行する。この結果、このハイブリッド式自動二輪車１によれば、エンジン１２の始動から発進、加速に至る一連の動作が円滑に行われる。

この実施の形態によるハイブリッド式自動二輪車１においては、バッテリ２３の充電量が少ない場合、例えば停車時などモータ１３の補助動力が不要なときにバッテリ２３を充電することができる。このため、このハイブリッド式自動二輪車１によれば、バッテリ２３の過放電を防止できるとともに、次回モータ１３の補助動力を発生させるときの電力を確保することができる。

上述した実施の形態ではクランク軸３６にモータ１３のロータ３８を取付ける例を示したが、モータ１３は、エンジン１２とは別体に形成することができる。この場合、モータ１３の回転軸とクランク軸３６とを直接接続する他に、これら両軸の回転速度比が一定となるような伝動手段を介して接続することができる。

上述した実施の形態では接続完了回転速度を設定するためにアクセル操作量とアクセル操作速度との両方を用いているが、アクセル操作量のみを使用して接続完了回転速度を設定してもよい。また、補助動力を発生させるためにモータ１３に給電するときの駆動電流は、上述した実施の形態ではアクセル操作量に比例するように増減させているが、アクセル操作速度も加味して増減させてもよい。
上述した実施の形態ではスクータに本発明を適用する例を示したが、本発明を適用する自動二輪車は、スクータに限定されることはなく、他の形式の自動二輪車でもよい。

本発明に係るハイブリッド式自動二輪車の側面図である。 動力ユニットの横断面図である。 本発明に係るハイブリッド式自動二輪車の制御系の構成を示すブロック図である。 モータジェネレータ制御部の構成を示すブロック図である。 接続完了回転速度を設定する方法を説明するためのグラフである。 ＡＰＳ角度とモータの駆動電流の関係を示すグラフである。 バッテリの充電量とモータへの給電時間との関係を示すグラフである。 バッテリの開放電圧に基づいてバッテリの充電量を求めるためのマップとなるグラフである。 バッテリ電流とバッテリ電圧とからバッテリの充電量を求めるためのマップとなるグラフである。 バッテリの充電量に対する充電電流と放電電流とを設定するためのマップとなるグラフである。 本発明に係るハイブリッド式自動二輪車の動作を説明するためのフローチャートである。 エンジン始動後にモータの駆動によって補助動力が発生するまでの制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。 本発明に係るハイブリッド式自動二輪車の動作を説明するためのタイムチャートである。 本発明に係るハイブリッド式自動二輪車の動作を説明するためのタイムチャートである。

符号の説明

２…エンジン、５…後輪、１９…アクセルグリップ、１１…アクセル操作量検出器、１３…モータ、１６…自動遠心クラッチ、７１…アクセルデータ取得手段、７２…回転速度検出手段、７３…回転速度推定手段、７４…モータ制御手段、７５…充電量検出手段、７６…充電手段、７７…充電量判定手段、７８…予備充電手段、８１…給電制限手段、８２…予備回転手段、８３…給電時間設定手段。

Claims (8)

1. エンジンと駆動輪との間の動力伝達系に自動遠心クラッチが介装され、エンジンのクランク軸に、発電機能を有しかつバッテリから給電されることにより回転する補助動力用のモータが接続されたハイブリッド式自動二輪車であって、
   アクセル操作子のアクセル操作量とアクセル操作速度のうち少なくともアクセル操作量をアクセルデータとして取得するアクセルデータ取得手段と、
   前記クランク軸またはクランク軸と同期して回転する回転体の回転速度を検出する回転速度検出手段と、
   前記自動遠心クラッチの接続が完了するときの回転速度である接続完了回転速度を前記アクセルデータ取得手段によって取得したアクセルデータに対応させて推定する回転速度推定手段と、
   前記回転速度検出手段が検出した前記回転速度が、前記回転速度推定手段が推定した前記接続完了回転速度に達したときに前記アクセルデータに対応した大きさの電力を前記モータに供給するモータ制御手段とを備えたハイブリッド式自動二輪車。
2. 請求項１記載のハイブリッド式自動二輪車において、
   モータへの電力供給を予め定めた給電時間だけ継続し、この給電時間が経過した後にモータへの電力供給を絶つ給電制限手段を備えたことを特徴とするハイブリッド式自動二輪車。
3. 請求項２記載のハイブリッド式自動二輪車において、
   バッテリの充電量を検出する充電量検出手段を備え、
   給電制限手段は、前記充電量検出手段によって検出された充電量が少なくなるにしたがって給電時間を短くする構成が採られていることを特徴とするハイブリッド式自動二輪車。
4. 請求項２または請求項３記載のハイブリッド式自動二輪車において、
   給電時間が経過した後にモータに発電させ、この発電による電力でバッテリを充電する充電手段を備えていることを特徴とするハイブリッド式自動二輪車。
5. 請求項１ないし請求項４のうち何れか１つに記載のハイブリッド式自動二輪車において、
   アクセルデータ取得手段は、アクセル操作量とアクセル操作速度とをアクセルデータとして取得し、
   回転速度推定手段は、前記アクセルデータ取得手段によって取得したアクセル操作量に基づいて求めた第１回転速度と、前記アクセルデータ取得手段によって取得したアクセル操作速度に基づいて求めた第２回転速度とのうち高い方の回転速度に基づき前記接続完了回転速度を推定するようにしたことを特徴とするハイブリッド式自動二輪車。
6. 請求項１ないし請求項５のうち何れか１つに記載のハイブリッド式自動二輪車において、
   モータ制御手段は、エンジン始動後であってモータの動力がクランク軸に加えられていない運転状態でモータをエンジンの回転に合わせて回転させる予備回転手段を備えていることを特徴とするハイブリッド式自動二輪車。
7. 請求項６記載のハイブリッド式自動二輪車において、
   予備回転手段がモータをエンジンの回転に合わせて回転させるときの回転開始時期を、エンジン始動後であって、エンジン回転速度がアイドル回転速度より低いときに設定したことを特徴とするハイブリッド式自動二輪車。
8. 請求項６または請求項７記載のハイブリッド式自動二輪車において、
   バッテリの充電量が予め定めた最低充電量より少ないか否かを判定する充電量判定手段と、
   この充電量判定手段による判定の結果、バッテリの充電量が前記最低充電量より少ないと判定された場合、エンジン始動後であってモータの動力がクランク軸に加えられていない運転状態においてモータに発電させ、この発電による電力でバッテリを充電する予備充電手段とを備えていることを特徴とするハイブリッド式自動二輪車。

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