CN1244629A - 发动机起动兼助力装置 - Google Patents

Abstract

一种发动机起动兼助力装置,在发动机起动时作为电刷式电动机来工作,在除此之外的转矩助力时等作为无刷式电动机来工作的发电电动装置。电刷式通电控制机构902,传递曲轴201的旋转运动,根据曲轴201的旋转角度,靠电刷机械地切换电动机M的各定子线圈与电源线L1的接触。电动机M的各定子线圈与电源线的接触,在发动机起动时靠调速器机构230来保持,在除了发动机起动时以外则被解除。无刷式通电控制机构901,响应于来自主控制装置60的控制信号,电气地切换电动机M的各定子线圈与电源线L1的连接。

Description

发动机起动兼助力装置

本发明涉及一种靠共用的电动机进行发动机的起动和对发动机的转矩助力的发动机起动兼助力装置，更确切地说，涉及前述电动机实际上有选择地作为电刷式电动机和无刷式电动机来工作的发动机起动兼助力装置。

根据考虑环境和节能的观点，例如在日本专利公开平成4-303030号公报中描述了作为驱动源装设了发动机和电动机，备有靠电动机来补充发动机的转矩不足的发动机助力装置的车辆。

对于转矩助力用的电动机，由于不要求很大的驱动转矩，供给电流也比较小，另一方面，能持续比较长的时间来驱动，所以采用因无触点而耐久性优良的无刷式电动机。与此不同，对于起动发动机的起动机，由于虽然驱动时间短但是要求很大的驱动转矩，所以采用适于大电流的控制的电刷式电动机。

因而，靠共用的电动机进行发动机的起动和对发动机的转矩助力之际，如果采用无刷式电动机作为前述电动机，则为了在起动时得到足够的驱动转矩，不得不把电动机本身大型化。与此不同，如果采用电刷式电动机作为前述电动机，则不用把电动机大型化就可以得到足够的转矩，但是因为即使在车辆行进中电刷也始终在滑动着，故电刷部分很快地劣化。

本发明的目的在于，解决上述现有技术的问题，提供一种备有在发动机起动时作为电刷式电动机来工作，在除此之外的转矩助力时或发电时等作为无刷式电动机来工作的发电电动装置的发动机起动兼助力装置。

为了实现上述目的，在本发明中，提供一种发动机起动兼助力装置，该装置备有其转子与发动机的曲轴相连接、其定子带有多相绕组的电动机，靠前述电动机进行发动机起动和对发动机的转矩助力，其中备有：检测曲轴的旋转角度、产生角度信号的旋转角度检测机构；根据前述角度信号、电气地切换前述电动机的各定子线圈与电源线的连接的无刷式通电控制机构；传递前述曲轴的旋转运动、根据曲轴的旋转角度、靠电刷机械地切换各定子线圈与电源线的接触的电刷式通电机构；以及给前述无刷式通电机构加载、驱动前述电动机的助力控制机构；前述电刷式通电机构，在发动机起动时保持各定子线圈与电源线的接触，在除了发动机起动时以外则解除之。

根据上述构成，在像发动机起动时那样控制比较大的励磁电流的定时中，由于应该励磁的定子线圈的选择、切换由电刷机构来进行，所以没有必要把构成无刷式通电机构的各切换机构大容量化。此外，在像发动机助力时那样，发动机在规定速度以上旋转的定时中，由于应该励磁的定子线圈的选择、切换由无刷式通电机构来进行，可以把电刷机构保持于非接触状态，所以可以防止电刷的磨损或劣化。

对附图简单说明如下：

图1是装设运用了本发明的发动机停止起动控制系统的踏板型两轮摩托车的总体侧视图。

图2是踏板型两轮摩托车的仪表盘周围的俯视图。

图3是示意地表示座位前部的铰链部分的结构的图。

图4是油门转把的主要部分的剖视图。

图5是沿II-II线所截取的图1的发动机的剖视图。

图6是表示起动停止控制系统的一个例子的整体构成的方框图。

图7是表示主控制装置的功能的方框图。

图8是以一览表来表示主控制装置的主要工作的图。

图9是表示起动停止控制系统的另一个例子的整体构成的方框图。

图10是表示作为本发明的一个实施例的作为发动机起动兼助力装置来工作的发电电动装置的主要部分的构成的方框图。

图11是表示对单相6极电动机的运用例的方框图。

图12是表示对3相电动机的运用例的方框图。

图13是表示助力控制方法的一个例子的图。

图14是表示助力控制方法的另一个例子的图。

图15是以油门开度和发动机转速的函数来表示发电电动装置所进行的助力量的图。

下面参照附图详细说明本发明。图1是装设作为本发明的一个实施例的发动机停止起动控制装置的踏板型两轮摩托车1的总体侧视图。

车体前部2与车体后部3经由低位踏板部4连接在一起，形成车体的骨骼的车架，基本上由下行管6与主管7构成。燃油箱和货箱(均未画出)靠主管7来支撑，在其上方配置着座位8。

另一方面，在车体前部2中，轴支撑于转向立管5在上方设有车把11，前叉12向下方延伸，在其下端轴支撑着前轮13。车把11的上部，覆盖着兼作仪表盘的车把罩33。在主管7的上升部下端突出设置角撑架15，在此一角撑架15上，经由连接构件16摆动自如地连接支撑着摆动机组17。

在摆动机组17上，在其前部装设着单气缸的2冲程发动机200。从此一发动机200向后构成皮带式无级变速器35，在经由离心离合器设在其后部的减速机构38上轴支撑着后轮21。在此一减速机构38的上端与前述主管7的上部弯曲部之间夹装着后缓冲器22。在摆动部件17的上部，设置着与从发动机200的气缸盖32的上部伸出的进气管23相连接的化油器24和与该化油器24相连接的空气滤清器25。

在突出设置于机组摆动箱31的下部的悬挂角撑架18上，铰支着主支架26，在从皮带式无级变速器35的传动箱盖36突出的脚踏起动器轴27上固定着脚踏起动器杆28的基端，在脚踏起动器杆28的前端上设有起动器踏杆29。

图2是前述两轮摩托车1的仪表盘周围的俯视图，在车把罩33的仪表盘90内，与速度表91一起设有备用指示灯56和电池指示灯76。此一备用指示灯56，如下文中详细描述，在发动机的停止起动控制中的发动机停止时闪亮，警告骑手处于如果打开油门则发动机可以立即起动并起步的状态。电池指示灯76，电池电压一降低就点亮，警告骑手电池的充电不足。

在车把罩33上，设有用来允许或限制怠速的怠速开关53和用来起动起动电动机的起动机开关58。在车把11的右端部，设有油门转把92和制动握把93。再者，在左右油门转把的根部等处，与现有技术的两轮摩托车同样地备有喇叭开关和方向指示灯开关，这里省略了图示。

图3是示意地表示图1中的虚线圆所示的，座位8前面的铰链部分的结构的图。在本实施例中，在座位8的内表面前方处固定着铰链部件81。在此一铰链部件81上，沿竖直方向形成长形开口82，固定于车辆主体一侧的铰链轴85穿过该长形开口82，座位8被轴支撑为以该铰链轴85为中心摆动自如并且上下运动自如。在与前述铰链构件81的内表面相对的车辆主体一侧，设有回弹推压件83a的螺旋弹簧83和入座开关54。

在这样的构成中，在骑手未在座位8上入座的非入座状态下，如该图(a)中所示，由于座位8被螺旋弹簧83上推到铰链轴85接触长形开口82的下侧端部，所以入座开关54为‘断’状态。

与此不同，在骑手在座位8上入座的入座状态下，如该图(b)中所示，由于座位8克服螺旋弹簧83的弹性力下推，所以入座开关54为‘通’状态。因而，如果监视入座开关54的状态，则可以得知骑手是否入座。此外，由于在本实施例中在座位8的前侧设置入座开关54，所以即使骑手身材短小也可以可靠地检测到是否入座。

图4是前述油门转把92的主要部分的剖视图，该图(b)是沿该图(a)的I-I线截取的剖视图。在车把管181上，如该图(a)中所示，转动自如地套装着油门转把主体182，在油门转把主体182的周围覆盖着油门转把套183。油门转把主体182，沿其圆周带有突缘部182a，如该图(b)中所示，油门拉线185的一端185a固定于此一突缘部182a。油门转把主体182，靠弹簧184的弹性力始终被回弹到油门关闭一侧，骑手一克服弹簧184的弹性力向油门打开方向旋动油门转把主体182，油门拉线185就被卷起而油门打开。

此外，在本实施例中，设有油门开关52，在油门转把完全关闭的状态下闭合触点(或断开触点)，当油门转把开到预定角度时断开触点(或闭合触点)。前述油门开关52被这样构成，以便在油门实际开始打开之前的游隙范围的角度θ内断开(或闭合)触点。根据这样的构成，可以在尚未打开油门时把油门开关52接通。因而，即使在停车状态下，也可以按骑手的意图使发动机运行。

此外，在游隙角度范围结束时进入油门实际开始打开的角度(＞θ)之际，由于新增加了油门弹簧(未画出)的弹性力，所以仅在游隙角度范围内的油门开关52的开闭才容易。

图5是沿II-II线所截取的图1中的发动机200的剖视图。发动机200，在旋转自如地支撑指向左右水平方向的曲轴201的左右曲轴箱202L、202R合体而成的曲轴箱202上，依次组装气缸体203和气缸盖204，在气缸体203上，除了图中未画出的排气通路之外，还形成来自开口于气缸孔的扫气口的扫气通路205，与曲轴箱202的曲轴室相连通。

在气缸盖204中，朝向燃烧室固定着火花塞206，除了此一火花塞206的露出部之外，气缸盖204和气缸体203均为煽风外壳207所覆盖。左曲轴箱202L，兼作皮带式无级变速室箱，在穿过左曲轴箱202L延伸的曲轴201上可以共同旋转地设有皮带驱动轮210。

皮带驱动轮210，由固定侧半皮带轮210L和可动侧半皮带轮210R组成，固定侧半皮带轮210L经由轮毂211固定于曲轴201的左端部，在其右侧可动侧半皮带轮210R花键配合于曲轴201上，可以接近、远离固定侧半皮带轮210L。在两个半皮带轮210L、210R之间夹着绕挂着V形皮带212。

在可动侧半皮带轮210R的右侧，凸轮盘215固定于曲轴201，设在其外周端的滑块215a滑动自如地配合于在可动侧半皮带轮210R的外周端轴向形成的凸轮盘滑动轮毂部210Ra。在可动侧半皮带轮210R的凸轮盘215一侧侧面上，朝向凸轮盘215一侧形成圆锥面，干重滚子216由凸轮盘215夹着收容于该圆锥面内侧。

因而，这样来构成，即曲轴201的转速一增加，在可动侧半皮带轮210R与凸轮盘215之间一起旋转的干重滚子216，靠离心力向离心方向移动，可动侧半皮带轮210R推压该干重滚子216向左移动，接近固定侧半皮带轮210L，使夹在两个半皮带轮210L、210R之间的V形皮带212向离心方向移动，加大绕挂直径。与该皮带驱动轮210相对应，V形皮带212绕挂在后方的未画出的皮带从动轮上，动力被自动调整，并经由离心离合器传递到后方的减速机构等，驱动后轮。

从左侧覆盖该皮带式无级变速器室的传动箱盖220，从前方的皮带驱动轮210向后延伸并覆盖，前述脚踏起动器轴27转动自如地靠前处穿过支撑，在该脚踏起动轴27的内侧端部固定驱动螺旋齿轮222，靠回位弹簧223来加载。而且，在传动箱盖220的前部内表面上，与曲轴201同轴地可以旋转和轴向滑动地支撑着滑动轴224，在该滑动轴224上形成从动螺旋齿轮225，与前述驱动螺旋齿轮222相啮合，同时在右端固定着棘轮226，整个靠摩擦簧227向左加载。

另一方面，在曲轴201一侧的轮毂211上，与棘轮226相对地形成棘爪，两者可以靠滑动轴225的滑动来结合脱离。因而，当前述起动踏杆29被踏下，脚踏起动器轴27克服回位弹簧223而转动时，驱动螺旋齿轮222与脚踏起动器轴27整体地转动，与其相啮合的从动螺旋齿轮224一边与滑动轴224整体地转动，一边克服摩擦簧227向右滑动，棘轮226与轮毂211的棘爪相啮合，可以强制地使曲轴201转动而起动发动机200。

另一方面，右曲轴箱202R，在旋转自如地支撑曲轴201的主轴承209的右侧，形成大体上圆筒状并延长，曲轴201在其中心线伸出。在此一右曲轴箱202R的圆筒内，配置着把作为助力电动机的功能、作为起动电动机的功能、作为交流发动机的功能组合起来的助力兼起动兼发电装置(以下有时也简单地表达为发电电动装置)250。

在曲轴201前端的圆锥部上，装有内转子(旋转内磁型转子)251，靠螺母253来固定而整体地旋转。在内转子251的外周面上，形成6处截面圆弧状沟槽，在各沟槽内镶入钕铁硼制的磁钢271。

设在内转子251的外周围的外定子270，靠螺栓279紧固地把其外周缘部支撑于曲轴箱202的圆筒壁202a。外定子270的定子铁心，由薄钢板叠合而成，在从外周缘的圆环状部分向中心伸出的多个T字形上，作为定子线圈缠绕着发电线圈272和起动线圈273。此一发电线圈272和起动线圈273偏向曲轴方向的内侧地缠绕在T字形上，向轴向外侧的突出量很小。

另一方面，在曲轴箱202的圆筒壁202a内向轴向内侧比外侧突出要大的发电线圈272和起动线圈273，弄成环状，在其内侧形成内空间，在该内空间中构成整流电刷机构263。在该内空间中禁止对于曲轴201圆周方向的相对运动、仅允许轴向的滑动地配合着穿过曲轴201的电刷架262，与内转子251之间夹装着弹簧274，给电刷架262向轴向内侧加载。

在电刷架262的内侧面上，在多个固定部位有电刷261被弹簧加载地突出着。与此一电刷架262的内侧面相对，整流子架265在中央穿过曲轴201地把外周缘固定支撑于前述轴向向内侧突出要大的发电线圈272和起动线圈273的部分。

在整流子架265的与电刷架262相对的表面的规定部位上，整流子片267被配置成同心圆状。与曲轴201一起旋转的电刷架262对于固定的整流子架265远离和接近，当接近时电刷262与想要的整流子片267相接触。

另一方面，内转子251的曲轴方向外侧，轴向向外延伸着覆盖紧固于曲轴201的前端的螺母253的周围的内圆筒部231，和覆盖其外侧的同心的外圆筒部232，在此构成调速器机构230。也就是说，外圆筒部232在内周面上形成圆锥面而构成调速器外圈，在内圆筒部231的外周上轴向滑动自如地配合调速器内圈233，在调速器内圈233与外圆筒部232之间夹装着作为调速器重锤的球体234。

在此一调速器机构230的轴向滑动的调速器内圈233上，一端固定的连接轴235与曲轴201相平行地穿过内转子251，前端固定于电刷架262。连接轴235把调速器内圈233与电刷架262彼此连接，可以作为整体沿曲轴方向移动。

当曲轴201停止时，电刷架262靠弹簧223的加载力轴向向内移动，电刷261与整流子片267相接触。因而，电池一供给电流，就经由电刷261与整流子片267的接触而流进起动线圈273，在内转子251上产生转矩，可以使曲轴201旋转，起动发动机200。也就是说，电动装置250作为以起动线圈273为定子线圈的电刷式电动机来工作。

然后，发动机转速一提高，离心力就使球体234在外圆筒部232的圆锥内表面上向外周方向移动，借此使调速器内圈233轴向轴向向外滑动，电刷架262也经由连接轴235整体地轴向向外移动，一超过规定的转速，电刷261就自动地从整流子片267脱离，以后成了由发电线圈272向电池充电。也就是说，发电电动装置250作为以起动线圈273为定子线圈的无刷式电动机来工作。

在构成上述调速器机构230的外圆筒部232的端缘部上，用来检测曲轴角的圆环板状的转子240，固定其内周缘地整体地设置着，角度传感器49接近转子240的外周缘地配置于规定位置。角度传感器49检测在经由内转子251与曲轴201整体地旋转的转子240的外周缘上形成的刻线，判断曲轴角。圆环板状的转子240，从外侧覆盖外定子270的发电线圈272和起动线圈273。而且，在转子240的轴向外侧，整体地设有发动机强制空冷用的风扇构件280。

风扇构件280，形成这样的结构，即靠螺栓246把其中央圆锥部280a的裙部固定于内转子251的外圆筒部232，设在其外周的风扇280b从转子240向外直立设置。风扇构件280由风扇罩281所覆盖。

由于根据本实施例的车辆用发电电动装置像以上这样构成，在内转子251的轴向内侧配置整流电刷机构263，在轴向外侧与整流电刷机构263隔开地配置调速器机构230，所以曲轴向外的突出量可以抑制成小一些。

此外，由于缠绕在外定子270的定子铁心的轭铁上的发电线圈272和起动线圈273的缠绕状态偏向轴向内侧而减小向外侧的突出量，所以不至于把其外侧的转子240或风扇构件280布置在轴向外侧，可以把曲轴向外的突出量抑制成更小一些。

虽然由于风扇280b的旋转而从风扇罩281的外部空气吸入口281a引入的外部空气，沿着中央圆锥部280a向外周扩散，但是由于转子240阻断引入空气，防止向发电电动装置250一侧的侵入，所以外部空气很难侵入处于比发电电动装置250更深一侧(轴向内侧)的整流电刷机构263，因而防止整流电刷机构263受外部空气中所含尘埃的影响。

图6是表示备有上述直接使曲轴201旋转的发电电动装置250的发动机200中的起动停止控制系统的总体构成的方框图，与前述相同的标号表示相同或同等部分。

本实施例的发动机停止起动系统，具有限制怠速的工作模式和允许怠速的工作模式。更具体地说，具有一使车辆停止发动机就自动停止，在停止状态下一操作油门转把则自动地再次起动发动机并使车辆起步的“停止起步模式(限制怠速模式)”，和以发动机起动时的暖气运行等为目的而允许怠速的“起动模式(允许怠速模式)”。

在发动机200的曲轴201上，与它同轴地连接着前述发电电动装置250。发电电动装置250，由助力电动机部70、起动电动机部71、以及交流发动机(ACG)部72构成。交流发动机部72产生的发电电力，经由调节器-整流器67向电池68充电。起动机继电器62一导通，前述电池68就向起动电动机部71供给驱动电流，同时经由总开关73向各种一般电器74和主控制部60等供给负载电流。

在前述主控制装置60上，连接着检测发动机旋转角度的角度传感器49、检测油门开度的油门传感器50、检测发动机转速N_e的N_e传感器51、油门开度一超过预定开度就闭合触点的油门开关52、允许或限制发动机200的怠速的怠速开关53、骑手一入座于座位就闭合触点的入座开关54、检测车速的车速传感器55、在下文述及的停止起步模式中的停车中闪亮的备用指示灯56、用来点亮/熄灭前照灯69的前照灯开关57、用来驱动发电电动装置250的起动电动机部71而起动发动机200的起动机开关58、响应制动器操作而闭合触点的停止开关59、以及电池68的电压一变成低于预定值(例如10V)就点亮以便向骑手警告充电不足的电池指示灯76。

进而，在前述主控制装置60上还连接着使火花塞206点火的点火控制装置(包括点火线圈)61、向前述起动电动机部71供给电力的起动机继电器62的控制端子、向前述前照灯69供给电力前照灯继电器63的控制端子、向装在化油器66上的双起动器65供给电力的双起动器继电器64的控制端子，以及骑手未关断总开关73就离开车辆时，在使前述前照灯69自动熄灯前产生警报声以便引起注意的蜂鸣器75。

图7是具体地表示前述主控制装置60的构成的方框图，与前述相同的标号表示相同或同等部分。再者，图8中以一览表来表示主控制装置60的主要工作。

工作模式切换部300，根据怠速开关53的状态和车辆的状态，把该发动机停止起动控制装置的工作模式，切换成允许怠速的前述“起动模式”和限制怠速的前述“停止起步模式”中的某一种。

在此一工作模式切换部300中，前述怠速开关53的状态信号输入工作模式信号输出部301和逆变器302。怠速开关53的状态信号，在‘断’状态(限制怠速)下示出“低”电平，在‘通’状态(允许怠速)下示出“高”电平。逆变器302把怠速开关53的状态信号翻转后输出。

车速持续判定部303备有定时器303a，一检测到超过预定速度的车速持续超过预定时间，就输出“高”电平信号。‘与’电路304向工作模式信号输出部301输出前述判定部303的输出信号和逆变器302的输出信号的逻辑积。

一接通前述总开关73，前述工作模式信号输出部301就起动允许怠速的“起动模式”。进而，在此一“起动模式”时，‘与’电路304的输出一成为“高”电平，也就是说一切断怠速开关53而检测到超过预定速度的车速持续超过预定时间，就把工作模式从前述“起动模式”转换成限制怠速的“停止起步模式”。进而，在此一“停止起步模式”中，怠速开关53一再次接通，就把工作模式从“停止起步模式”转换成“起动模式”。从此一工作模式信号输出部301所输出的工作模式信号S₃₀₁，在“起动模式”中为“低”电平，在“停止起步模式”中为“高”电平。

起动机继电器控制部400，根据工作模式，在规定条件下手动地或自动地起动前述起动机继电器62。在此一起动机继电器控制部400中，前述N_e传感器51的检测信号供给怠速以下判定部401。发动机转速一低于规定的怠速转速(例如800rpm)，判定部401就输出“高”电平信号。‘与’电路402输出前述判定部401的输出信号、前述停止开关59的状态信号、以及前述起动机开关58的状态信号的逻辑积。‘与’电路403输出前述‘与’电路402的输出信号和前述工作模式信号S₃₀₁的翻转信号的逻辑积。

‘与’电路404输出前述怠速以下判定部401的输出信号、前述油门开关52的状态信号、以及前述入座开关54的状态信号的逻辑积。‘与’电路405输出前述‘与’电路404的输出信号和前述工作模式信号S₃₀₁的逻辑积。‘或’电路406向起动机继电器62输出前述‘与’电路403、404的逻辑和。

在这样的构成中，由于在“起动模式”中，工作模式信号S₃₀₁为“低”电平，所以‘与’电路403成为启用状态。因而，当发动机转速低于怠速，而且停止开关59为‘通’状态(正在操作制动器)时，骑手一接通起动机开关58，起动机继电器62就导通而起动起动电动机部71。

与此相反，在“停止起步模式”中‘与’电路405成为启用状态。因而，当发动机转速低于怠速，而且入座开关为‘通’状态(骑手入座于座位)时，一打开油门，起动机继电器62就导通而起动起动电动机部71。

在双起动器控制部500中，从N_e传感器51的输出信号输入N_e判定部501。发动机转速一超过预定的设定转速，此一N_e判定部501就输出“高”电平信号，闭合双起动器继电器64。根据这样的构成，无论在哪一种工作模式中，只要发动机转速超过预定的设定转速，就可以把燃油加浓。

在指示灯控制部600中，从N_e传感器51的输出信号输入N_e判定部601。发动机转速一低于设定转速，此一N_e判定部601就输出“高”电平信号。‘与’电路602输出前述入座开关54的状态信号和前述N_e判定部601的输出信号的逻辑积。‘与’电路603向备用指示灯56输出前述‘与’电路602的输出信号和前述工作模式信号S₃₀₁的逻辑积。备用指示灯56，当输入信号为“低”电平时熄灯，为“高”电平时闪亮。

也就是说，由于备用指示灯56在“停止起步模式”中的停车时闪亮，所以骑手可以得知，如果备用指示灯56正在闪亮的话，即使发动机正在停止，只要一打开油门转把就可以立即起步。

点火控制部700，在每一种工作模式中，均在规定的条件下允许或禁止由前述点火控制装置61进行的点火动作。在此一点火控制部700中，车速传感器55的检测信号输入行进判定部701。前述行进判定部701，根据检测信号一判断车辆处于行进状态，就输出“高”电平信号。‘或’电路702输出前述行进判定部701的输出信号和前述油门开关52的状态信号的逻辑和。‘或’电路703向点火控制装置61输出前述‘或’电路702的输出信号和前述工作模式信号S₃₀₁的翻转信号的逻辑和。点火控制装置61，如果输入信号为“高”电平则按规定的定时实行点火动作，如果为“低”电平则停止点火动作。

根据这样的构成，由于在起动模式中工作模式信号S₃₀₁的翻转信号为“高”电平，所以从‘或’电路703始终输出“高”电平信号。因而，在“起动模式”中，点火控制装置61始终实行点火动作。与此不同，在停止起步模式中，以车辆正在行进，或者油门正在打开为条件而实行点火动作。与此相反，如果在停止状态下，而且油门正在关闭，则禁止点火动作。

在前照灯/蜂鸣器控制部800中，在每一种工作模式中，均根据车辆的行进状态或骑手的入座状态，自动地点亮或熄灭前照灯，同时以蜂鸣声向骑手发出用来引起各种注意的警告。

在持续未入座判定部801中，输入入座开关54的状态信号。持续未入座判定部801备有给骑手的未入座时间计时的两个定时器8011、8012，各定时器8011、8012一中断，就分别输出“高”电平信号S₈₀₁₁、S₈₀₁₂。再者，在本实施例中，各定时器8011、8012分别在3秒和1秒时中断。

持续未点火判定部802备有给发动机的未点火时间计时的两个定时器8021、8022，在未点火状态下直接输出“高”电平信号S₈₀₂₃，同时各定时器8021、8022一中断，就分别输出“高”电平信号S₈₀₂₁、S₈₀₂₂。再者，在本实施例中，各定时器8021、8022分别在3.5分和3分时中断。

‘与’电路812输出前述持续未入座判定部801的输出信号S₈₀₁₁和持续未点火判定部802的输出信号S₈₀₂₃的逻辑积。‘或’电路804输出前述持续未点火判定部802的输出信号S₈₀₂₁和前述‘与’电路812的输出信号的逻辑和。‘与’电路805向触发器810的复位端子R输出前述‘或’电路804的输出信号和工作模式信号S₃₀₁的逻辑积。

‘与’电路807输出油门开关52的状态信号和工作模式信号S₃₀₁的逻辑积。在N_e判定部806中，输入N_e传感器51的输出信号，发动机转速一低于设定转速，就输出“高”电平信号。‘与’电路808输出前述N_e判定部806的输出信号和工作模式信号S₃₀₁的翻转信号的逻辑积。‘或’电路809向触发器810的置位端子S输出各‘与’电路807、808的逻辑和。‘与’电路811向前照灯继电器63的控制端子输出触发器810的Q输出和前照灯开关57的状态信号的逻辑积。前照灯继电器63，一输入“高”电平信号就点亮前述前照灯69，一输入“低”电平信号就熄灯。

根据这样的构成，由于在起动模式中工作模式信号S₃₀₁的翻转信号为“高”电平，所以‘与’电路808成为启用状态。因而，如果发动机转速超过设定转速，则由于触发器810被置位，所以只要前照灯开关57接通前照灯就点亮。

另一方面，由于在停止起步模式中工作模式信号S₃₀₁为“高”电平，所以‘与’电路805、807成为启用状态。因而，如果‘或’电路804的输出为“高”电平，则触发器810被复位而前照灯自动地熄灯。

也就是说，在停止起步模式中的前照灯，如果未点火状态持续超过定时器8021的中断时间(在本实施例中为3.5分)而输出信号S₈₀₂₁成为“高”电平，或者在未点火状态下的未入座持续超过定时器8011的中断时间(在本实施例中为3秒)而‘与’电路812的输出信号成为“高”电平，则熄灯。

根据发明人等的调查，等待信号或者等待在十字路口内的右转弯为30秒至2分左右，超过此一时间的停车很可能是除了等待信号或等待右转弯之外的停车，也就是没有必要使前照灯点亮着的停车状态。因而，像本实施例这样，如果弄成使前照灯点亮着直到未点火状态超过预定时间(例如3.5分)，则可以在用来等待信号或等待右转弯的停车状态下持续使前照灯点亮。此外，由于停车时间一超过3.5分就自动熄灯，所以可以抑制电池的无用的电力消耗。

进而，在停车后检测到骑手的未入座的场合也很可能是等待信号或等待右转弯之外的停车。但是，因为按经验刚在十字路口停车之后骑手以跨着车辆的状态暂时站立的情况也很多，故不希望与检测到未入座的同时自动地熄灯。因此，在本实施例中给在未点火状态下的未入座时间计时，弄成以经过可以断定骑手离开了车辆的预定时间(在本实施例中为3秒)为条件自动地熄灯。

再者，如果从此一停止起步模式中的停车状态起油门被打开，则由于‘与’电路807的输出成为“高”电平而触发器801被置位，所以前照灯自动地点亮。

前照灯/蜂鸣器控制部800的‘与’电路803，向蜂鸣器驱动部814输出持续未入座判定部801的输出信号S₈₀₁₂、持续未点火判定部802的输出信号S₈₀₂₃、以及工作模式信号S₃₀₁的逻辑积。‘与’电路815向蜂鸣器驱动部814输出持续未点火判定部802的输出信号S₈₀₂₂、工作模式信号S₃₀₁、以及前照灯开关57的状态信号的逻辑积。

‘与’电路813的输出信号一成为“高”电平，也就是说，在停止起步模式中未点火状态下的未入座的持续一超过定时器8012的中断时间(在本实施例中为1秒)，蜂鸣器驱动部814就输出重复0.2秒‘通’和1.5秒‘断’的蜂鸣器驱动信号。再者，此时的蜂鸣器驱动信号，持续输出到总开关73被切断，或者骑手再次入座。

另一方面，‘与’电路815的输出信号一成为“高”电平，也就是说，在停止起步模式中前照灯开关57为‘通’状态，而且未点火状态持续一超过定时器8022的中断时间(在本实施例中为3分)，就输出与前述相同的蜂鸣器驱动信号，这次仅输出直到定时器8141中断的预定时间。这样一来，就不需要用来使蜂鸣器停止的操作。

根据本实施例，由于在发动机自动停止之际，如果检测到总开关未被切断的状态持续超过1秒而未入座，则判断骑手忘记切断总开关而离开车辆并鸣响蜂鸣器75，所以骑手可以得知忘记切断总开关。

进而，根据本实施例，由于在前述停车时的自动熄灯条件(未点火状态超过3.5分)成立之前(未点火状态超过3分)鸣响蜂鸣器75，所以骑手可以事先得知前照灯将要自动熄灯，可以防止在骑手不知不觉间自动熄灯。

再者，虽然在上述实施例中，说明成在发动机自动停止之际，如果检测到总电源未被切断的状态持续超过1秒而未入座，则持续鸣响蜂鸣器直到总开关73被切断或者骑手再次乘车为止，但是在例如用于分送业务或收款业务的场合那样，以不切断总开关73而骑手离开车辆为前提的场合，也可以在经过预定时间之后使蜂鸣器自动停止。

进而，虽然在上述实施例中，说明成未点火状态或骑手未入座持续超过预定时间之际，自动熄灭前照灯，但是也可以不熄灭前照灯而是减小供给电流来降低亮度，或者熄灭前照灯而点亮位置灯。

图9是表示本发明的另一个实施例中的起动停止控制系统的总体构成的方框图，与前述相同的标号表示相同或同等部分。

在本实施例中，由交流发动机部72产生的发电电力经由调节器-整流器67向两个电池68A、68B充电。前述电池68A为发动机起动专用，起动机继电器62一导通，就向起动电动机部71供给驱动电流。前述电池68B经由总开关73向各种电器74和主控制部60供给负载电流。

像这样，由于在本实施例中电池68A为发动机起动专用，其电力消耗量很小，始终维持着满充电状态，所以可以始终有良好的发动机起动而与电池68B的充电量无关。

图10是表示作为本发明的一个实施例的作为发动机起动兼助力装置来工作的前述发电电动装置250的主要部分的构成的方框图，与前述相同的标号表示相同或同等部分。

发电电动装置250的电动机M，其转子(图中未画出)连接于发动机200的曲轴201。曲轴201的旋转角度由角度传感器49来检测并通知主控制装置60。电动机M虽然如上所述作为定子线圈备有发电线圈272和起动线圈273，但是这里着眼于把起动线圈273用作定子线圈时的工作来说明。

电刷式通电控制机构902，传递曲轴201的旋转运动，根据曲轴201的旋转角度，靠电刷机械地切换电动机M的各定子线圈(起动线圈273)与电源线L1的接触。电动机M的各定子线圈与电源线的接触，像关于图5详细描述的那样，在发动机起动时靠调速器机构230来保持，在除了发动机起动时以外则被解除。无刷式通电控制机构901，响应于来自主控制装置60的控制信号，电气地切换电动机M的各定子线圈与电源线L1的连接。

主控制装置60带有控制前述无刷式通电控制机构901以便前述电动机M作为发电装置来工作的发电控制部601、以及控制前述无刷式通电控制机构901以便电动机M作为发动机助力装置来工作的助力控制部602。

发动机200中一需要转矩助力，前述助力控制部602就根据曲轴201的旋转角度来控制前述无刷式通电控制机构901，实行转矩助力。此时，助力控制部602，根据由角度传感器49所检测的曲轴201的旋转角度来选择电动机M的应该励磁的定子线圈，同时根据由油门传感器50所检测的油门开度，决定其通电时间。无刷式通电控制机构901，按前述所决定的通电时间，从电池68对由前述助力控制部602所选择的定子线圈，供给励磁电流。

图11是表示采用单相6极电动机作为前述电动机M的一个实施例的电路构成的图，与前述相同的标号表示相同或同等部分。

在无刷式通电控制机构901A中，并联连接6组各由两个动力场效应晶体管串联连接而成的场效应晶体管对，各场效应晶体管对的公用连接部，连接于电动机M的各定子线圈L1～L6的一端和整流子架265的各整流子片267。整流子架265的环状的正极整流子片298，经由起动机继电器62与电池68的正极相连接，环状的负极整流子片299与电池68的负极直接连接。

在这样的构成中，如果发动机转速也就是曲轴201的转速降低，则如上所述，由于电刷架262靠调速器机构230推向整流子架265一侧，所以与曲轴201的旋转角度相对应的定子线圈的一端一侧的整流子片267和正极整流子片298、以及该定子线圈的另一端一侧的整流子片267和负极整流子片299，分别靠电刷架262的各电刷261来依次连接。因而，成为电动机M实际上作为电刷式电动机来工作。

另一方面，由起动机进行的发动机起动一结束而曲轴201的转速一提高，电刷架262就离开整流子架265。这里，由主控制装置60的助力控制部602进行的助力控制一开始，无刷式通电机构901A的各场效应晶体管就按与前述油门传感器50所检测的油门开度相对应的负载比来限幅控制，以便有选择地从电池68向与前述角度传感器49所检测的曲轴201的旋转角度相对应的定子线圈供给励磁电流。再者，由于上述单相6极电动机用的无刷式通电机构901A所进行的逆变器工作是公知的，所以省略其说明。

根据本实施例，由于在像发动机起动时这样控制比较大的励磁电流的定时中，向定子线圈的供电靠电刷机构来进行，所以没有必要把无刷式通电机构901A的各场效应晶体管大型化。此外，由于在像发动机助力时这样控制比较小的励磁电流的定时中，向定子线圈的供电靠无刷式通电机构901A的动力场效应晶体管来进行，可以把电刷机构保持于非接触状态，所以可以防止电刷261的磨损或劣化。

进而，虽然在一般的无刷式电动机中，因为在其起动时必须检测绝对角度，故需要高精度的角度传感器，但是在本实施例中，由于在作为无刷式电动机起动之际转子已经旋转，所以不需要严密的角度检测，角度传感器中不需要高精度。因此，可以使用构成简单的廉价的角度传感器。

图12是表示采用3相电动机作为前述电动机M的另一个实施例的电路构成的图，与前述相同的标号表示相同或同等部分。

在无刷式通电机构901B中，并联连接3组各由两个动力场效应晶体管串联连接而成的场效应晶体管对，各场效应晶体管对的公用连接部，连接于电动机M的各定子线圈L1～L3的一端和整流子架265的各整流子片267。环状的正极整流子片298，经由起动机继电器62与电池68的正极相连接，环状的负极整流子片299与电池68的负极直接连接。

在这样的构成中，如果发动机转速也就是曲轴201的转速降低，则如上所述，由于电刷架262靠调速器机构230推向整流子架265一侧，所以与曲轴201的旋转角度相对应的一个定子线圈的整流子片267和正极整流子片298、以及另一个定子线圈的整流子片267和负极整流子片299，分别靠电刷架262的各电刷261来依次连接。

另一方面，曲轴201的转速一提高，电刷架262一离开整流子架265，无刷式通电机构901B的各场效应晶体管就按与油门开度相对应的负载比来限幅控制，以便根据前述所检测的曲轴201的旋转角度，从电池68向规定的定子线圈供给励磁电流。再者，由于上述3相电动机用的无刷式通电机构901B所进行的逆变器工作是公知的，所以省略其说明。

在本实施例中也与前述相同，由于在像发动机起动时这样控制比较大的励磁电流的定时中，向定子线圈的供电靠电刷机构来进行，所以没有必要把无刷式通电机构901B的各场效应晶体管大型化。此外，由于在像发动机助力时这样控制比较小的励磁电流的定时中，向定子线圈的供电靠无刷式通电机构901B的动力场效应晶体管来进行，可以把电刷机构保持于非接触状态，所以可以防止电刷261的磨损或劣化。

再者，在上述实施例中，发电电动装置250被说明成作为定子线圈备有发电线圈272和起动线圈273，靠以起动线圈273为定子线圈的电刷式电动机来实现作为起动电动机71的功能，靠以起动线圈273为定子线圈的无刷式电动机来实现作为助力电动机70的功能，靠以发电线圈272为定子线圈的无刷式电动机来实现作为直流发电机72的功能。

可是，如果在发电电动装置250未作为助力电动机来工作的车辆行进中，主控制部60控制无刷式通电机构901B的各场效应晶体管的切换定时，使起动线圈273作为发电线圈来工作，则可以省略前述发电线圈272。此时，主控制部60靠适当的手段来检测电池68的端电压，控制对前述各场效应晶体管实施限幅控制的脉冲信号的负载比，以便发电电动装置250的输出电压按规定电压超过电池68的端电压。

下面，参照图13来说明由前述助力控制部602进行的助力控制方法。

如上所述，在装设发动机停止起动控制装置的车辆上，在t₁时刻骑手一打开油门转把，前述发电电动装置250就作为起动电动机部来工作，发动机被起动。此后，在t₂时刻发动机转速N_e一升高到离合器的结合转速N_in，则与车辆起步的同时，助力控制部602开始无刷式通电机构901的控制，从而由发电电动装置250进行的发动机助力开始。结果，成为在驱动轮上产生发动机所产生的转矩T_E和发电电动装置250所产生的转矩T_M之和(T_E+T_M)。

此外，如果发动机转速进一步升高，则由于发动机本身可以产生足够的转矩，所以在本实施例中在发动机转速升高的同时使由发电电动装置250进行的助力量逐渐减少，发动机转速一达到预定的基准转速N_ref，就结束助力控制。

如上所述，由于在本实施例中，从离合器结合到发动机产生足够的转矩的基准转速N_ref实行助力控制，所以可以既提高起步感觉又节省能量。

再者，虽然在上述实施例中以具备发动机起动停止控制功能的车辆为例来说明，但是在用于现有的不具备发动机起动停止控制功能的车辆的场合，如图14中所示，也可望从发动机转速达到离合器结合转速N_in的时刻起进行助力控制。

图15是以油门开度θ_th和发动机转速N_e为参量来表示在发电电动装置250中所产生的助力用的目标转矩T_tag的图，目标转矩T_tag被设定成随着油门开度θ_th的增加而增加。

发电电动装置250产生的转矩T_M与对前述无刷式通电机构901的各场效应晶体管实施限幅控制的脉冲信号的负载比有关。因而，如果不是控制上述目标转矩，而是作为前述油门开度θ_th和发动机转速N_e的函数来控制对各场效应晶体管实施限幅控制的脉冲信号的负载比，则想要的发动机助力成为可能。

根据本发明，由于在像发动机起动时这样控制比较大的励磁电流的定时中，向定子线圈的供电靠电刷机构来进行，所以没有必要把切换用的动力场效应晶体管大型化。此外，由于在像发动机助力时这样控制比较小的励磁电流的定时中，向定子线圈的供电靠切换用动力场效应晶体管来进行，可以把电刷机构保持于非接触状态，所以可以防止电刷的磨损或劣化。

Claims (5)

1.一种发动机起动兼助力装置，该装置备有其转子与发动机的曲轴相连接、其定子带有多相绕组的电动机，靠前述电动机进行发动机起动和对发动机的转矩助力，其特征在于，其中备有：

检测曲轴的旋转角度、产生角度信号的旋转角度检测机构；

根据前述所检测的角度信号、电气地切换前述电动机的各定子线圈与电源线的连接的无刷式通电控制机构；

传递前述曲轴的旋转运动、根据曲轴的旋转角度、靠电刷机械地切换各定子线圈与电源线的接触的电刷式通电机构；以及

给前述无刷式通电机构加载、驱动前述电动机的助力控制机构；

前述电刷式通电机构，在发动机起动时保持各定子线圈与电源线的接触，在除了发动机起动时以外则解除之。

2.权利要求1中所述的发动机起动兼助力装置，其特征在于，前述电刷式通电控制机构备有：

与定子的各线圈和电源线相连接的各整流子片以曲轴为中心地配置、与曲轴同步旋转的整流子架；

把与曲轴的旋转角度相对应的定子线圈的整流子片与电源线的整流子片相接触的电刷、以曲轴为中心地配置的电刷架；以及

当曲轴低于规定速度旋转时靠弹性力使前述整流子架的整流子片与电刷架的电刷相接触、当曲轴超过规定速度旋转时靠离心力克服前述弹性力使之脱离的调速器机构。

3.权利要求1或2中所述的发动机起动兼助力装置，其特征在于，还备有给前述无刷式通电机构加载、使前述电动机作为发电机工作的发电控制机构。

4.权利要求1至3中的任何一项中所述的发动机起动兼助力装置，其特征在于，还备有：

检测发动机转速的机构；

检测油门开度的机构；

前述助力控制机构，作为前述所检测的发动机转速和油门开度的函数，控制电动机为了助力用而产生的转矩。

5.权利要求4中所述的发动机起动兼助力装置，其特征在于，适用于当开关油门的油门转把全闭且处于停车状态时使发动机停止、当除了油门转把全闭以外时起动发动机的、装设皮带式无级变速器和离心离合器的车辆。

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