專利名稱：向電氣機動車的馬達供電的供電系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及向電動摩托車之類的電氣機動車的馬達供電的供電系統(tǒng)的改進。
本專利申請的申請人以前在日本專利申請第3-293693號中提出過一種用于電氣機動車的動力裝置，該裝置有一個整體地內裝于一個直流無刷馬達中的馬達驅動電路，以簡化供電系統(tǒng)的布線并以很小尺寸構成供電系統(tǒng)。
圖7是公知的向馬達供電的供電系統(tǒng)的電路圖。
公知的供電系統(tǒng)101有個內裝于馬達102的馬達驅動電路103，和一個連接馬達驅動電路103和電池裝置104以便向馬達102供電的電力繼電器裝置105。電力繼電器裝置105設有一個帶有一第一開關106a的電力繼電器106，該第一開關106被打開時便中斷向馬達驅動電路103供應直流電力。當?shù)谝婚_關106a打開而停止向馬達驅動電路103供給直流電力時，一個第二開關106b便被閉合以便通過第二開關106b的第一組觸點及放電電阻器107使包括在馬達驅動電路103中的平滑電容器103a放電，從而使意外地觸及輸出端子103b或輸入端子105a的人員不受電擊。
由于馬達驅動電路103和電池裝置104靠電力繼電器裝置105互相連接，已知的供電系統(tǒng)101除了用來把電池裝置104連接于馬達驅動電路103的第一開關106a之外，還需要第二開關106b，用來使包括在馬達驅動電路103中的平滑電容器103a放電，這使得電力繼電器裝置105難于小型化。
當電力繼電器106的第一開關106a閉合，以便在平滑電容器103a完全放電的同時通過第一組觸點使平滑電容器103a放電時，一個很大的充電電流經過第一開關106a而使平滑電容器103a充電。這樣大的充電電流有可能損壞第一開關106a。因此，當一個組合開關108閉合時，通過充電電阻器109和反向電流二極管110向平滑電容器103a提供一個有限的充電電流，與此同時，通過充電電阻器109和把充電電阻器109連接于反向電流二極管110的導線向電力繼電器106的線圈106提供電流，使線圈106c兩端的電壓隨著平滑電容器103a的充電而升高。于是，當電力繼電器106的線圈106c兩端的電壓達到電力繼電器106的動作電壓時，電力繼電器106的第一開關106a閉合，以便通過減小第一開關106a閉合時的沖擊電流來保護第一開關106a。
然而，當通過第二開關106b的第二組觸點向穩(wěn)壓電源111供電而穩(wěn)壓電源111的輸出被提供給一控制電路(未畫出)及其它電路(未畫出)時，如果在主電流流經的第一觸點106a閉合之前第二觸點106b被切換成連接該第二組觸點，則由于流向穩(wěn)壓電源111的電流受充電電阻器109的限制，穩(wěn)壓電源111不能提供所需的輸出。
因而，開關必須按照預定的順序有序地閉合，觸點機構必須具有很高的尺寸精度，因而電力繼電器106存在價格高的問題。
由于這種已知的供電系統(tǒng)101的電力繼電器裝置105比較大，很難把電力繼電器裝置105設置在馬達驅動電路103或電池裝置104附近，而是把電力繼電器裝置105設置在包含組合開關和配套部件的控制箱之類裝置中。因而，為了把電力繼電器裝置105連接于馬達驅動電路103，必須有較長的電纜向馬達102提供主電流，這帶來不必要的電力損失。
本發(fā)明就是為解決上述問題而做出的，本發(fā)明的一個目的在于提供一種向馬達供電的供電系統(tǒng)，該系統(tǒng)設有無須外部放電的平滑電容器，并且需要比較短的主電流供電纜以減小不必要的電力損失。
為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種向電氣機動車的馬達供電的供電系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個用來把直流供電轉換成交流電以便向馬達提供交流電的馬達驅動電路，該電路包括一個平滑電容器和多個半導體開關器件，并內裝于馬達之中;以及一個設在包含馬達驅動電路的機箱里的電磁繼電器，并通過電磁繼電器的觸點控制向馬達驅動電路供給直流電力的電路通斷。
電磁繼電器可被設置在包含馬達驅動電路的機箱內并靠近機箱的下端，而機箱可在其下端設帶一個開口。
由于電磁繼電器被設置在包含馬達驅動電路的機箱里，主電流供給電鑒可以比較短，從而減少不必要的電力損失。
由于向馬達驅動電路提供直流電力的電路由電磁繼器來接通和切斷，觸點開路時平滑電容器與供電側完全脫離，因此，平滑電容器不被放電。
由于電磁繼電器被設置在包含馬達驅動電路的機箱之內并靠近機箱的下端，而機箱在其下端設有一個開口，電磁繼電器周圍的空間可以得到通風且可以為機箱排水。
下面將參考附圖描述本發(fā)明的較佳實施例。


圖1是在按照本發(fā)明一個較佳實施例中，向電氣機動車供電的供電系統(tǒng)的電路圖;
圖2是設有圖1的向電氣機動車供電的供電系統(tǒng)的電動摩托車的側視圖;
圖3是包括在圖2的電動摩托車中的動力裝置的剖視圖;
圖4是裝在電動摩托車上的馬達驅動電路的局部剖切主視圖;
圖5是裝在電動摩托車上的馬達驅動電路的左側視圖;
圖6是裝在電動摩托車上的馬達驅動電路的右側視圖;
圖7是一種公知的電機供電系統(tǒng)的電路圖。
圖中的標號解釋如下1電動摩托車10動力裝置18機殼20馬達
21馬達機箱30馬達驅動電路31馬達驅動電路箱32電磁繼電器32a觸點對34平滑電容器80繼電器座81開口Q1和Q6半導體開關器件(場效應晶體管)圖1是在按照本發(fā)明的一個實施例中，向電氣機動車的馬達供電的供電系統(tǒng)的電路圖而圖2是設有圖1的供電系統(tǒng)的電動摩車的側視圖。
參見圖2，電動摩托車1有一個由前架2f、中架2c和后架2r組成的大體上呈U字形的車架2。
車架2由車身3所覆蓋，車身3由合成樹脂制成并包括前蓋3f、腿甲3a、踏腳板3b、后蓋3r及下蓋3c。
一個頭管4固定于前架2f的前端，而支承前輪5f的前叉5可轉動地支撐在頭管4上。轉向桿7附接于前叉5的上端。
控制盒8固定在頭管4上，而包括ECU之類的控制器被包含在控制盒8里。
包括一組電池的電池盒9被支承在中架2c上。電氣動力裝置10靠一個銷軸(未畫出)可轉動地連接于中架2c的后部。
電氣動力裝置10支撐后輪6r轉動。一緩沖裝置11一端連接于車架2，另一端連接于電氣動力裝置10的后端。
后蓋3r固定于后架2r。后蓋3r大體上是個具有上部開口的管狀結構。車座12被支持在后蓋3r上，以便蓋住后蓋3r的上部開口。
車座12被放在后蓋3r上并在其前端通過鉸鏈之類與后蓋3r連接。車座12位于后蓋3r上以便當駕駛員坐在它上面時蓋住后蓋3r的上部開口。車座12可以在鉸鏈上翻轉以打開后蓋3r的開口。
行李箱13和電池充電器盒14一前一后斜著設置在后輪6r上方的后蓋3r中。
行李箱13有一個由車座12蓋住的上部開口。行李箱13大到足以放下安全頭盔。
電池充電器盒14從側面看形狀大體上像字母L，前部向上突起并有由蓋子15蓋住的上口。把由商業(yè)電源供給的電力變成為裝設在電池盒9內的電池充電的電池充電器放入電池充電器盒14中。充電電路16制作在蓋子15的一個表面上。
如圖2中所示，一個在后蓋3r內延伸的吸氣管17一端連著動力裝置10的冷卻空氣進口而另一端部開口則通進后蓋3r內的空間。
圖3是沿圖2中的沿A-A線所取的電動摩托車的動力裝置10的剖視圖。動力裝置10包括馬達20，馬達驅動電路30，無級變速傳動裝置40，減速機構50及包含馬達20、馬達驅動電路30、無級變速傳動裝置40和減速機構50的總成的機殼18。
機殼18由鋁合金或類似材料鑄成。
用來容納馬達20的一部分的空腔18a在機殼18的右前部形成。一個大體上呈圓柱形的馬達機箱21用多個螺栓19緊固于空腔18a以形成馬達腔20a，而一個三相無刷馬達20被收容在馬達腔20a中。
馬達20包括一個轉子軸23，一個設有磁鐵并固定地安裝在轉子軸23上的轉子22，和三個定子線圈24。
轉子軸23可轉動地支撐在軸承25和26中。轉子軸23的左端如圖3中所見被連接于無級變速傳動裝置40。用來探測轉子軸23的轉速和相位的馬達轉速傳感器27安裝在靠近轉子軸23的右端處。
馬達轉速傳感器27設有多個能探測由固定在轉子軸右端規(guī)定位置上的磁鐵產生的磁場的如MR器件之類的磁感應器件。
冷卻風扇28被安裝在轉子軸23上，以便通過吸氣管17(圖2)和馬達驅動電路30抽吸冷卻空氣進入馬達腔20a，并把冷卻空氣吹過分隔馬達腔20a和變速器40a的隔離壁18b上形成的孔18c而進入變速器腔40a。
無級變速傳動裝置40帶有一個驅動輪41，一個從動輪42和一個在驅動輪41和從動輪42之間連接的無端皮帶43。驅動輪41被安裝在馬達20的轉子軸23上。從動輪42被安裝在可轉動地安裝于減速機構50的輸入軸51上的軸套52上。從動輪42通過平行設置的第一離心離合器44和第二離心離合器45與輸入軸51相連接。
驅動輪41包括固定于轉子軸23的固定盤41a和可軸向運動地安裝于轉子軸23上的活動盤41b。活動盤41b在轉子軸23上的軸向運動由設有配重體46a的調速器46根據轉子軸23的轉速來調節(jié)，以使驅動輪41的工作直徑變化。
從動輪42包括固定于軸套52的固定盤42a和可軸向運動地安裝于軸套52的活動盤42b。
從動輪42的活動盤42b被壓縮彈簧47、第二離心離合器45的外離合器片45a及活動盤42b偏壓向固定盤42a。從動輪42的工作直徑根據活動盤42b的軸向運動而變化。
第二離心離合器45的外離合器片45a被固定于軸套52，而第二離心離合器45的內離合器片45b則安裝在第一離心離合器44的外離合器片44a上。
第二離心離合器45的接離狀態(tài)取決于第一離心離合器44的外離合器片44a的轉速。第一離心離合器44的外離合器片44a被固定于輸入軸51，而第一離心離合器44的內離合器片44b則裝在第二離心離合器45的外離合器片45a上。第二離心離合器45的接離狀態(tài)取決于外離合器片45a的轉速。
當馬達20的轉子軸23的轉速稍低于馬達20以最高效率運行時的轉速時，第一離心離合器44接合。當馬達20的轉子軸23以略低于第一離心離合器44接合的轉速旋轉時，第二離心離合器45接合。
減速機構50包括一個固定于輸入軸51的小齒輪51a，一個中間軸53，固定地安裝在中間軸53上的齒輪53a和53b，一個輸出軸54，及一個固定地安裝在輸出軸54上的齒輪54a。
小齒輪51a與齒輪53a嚙合，齒輪53b與54a嚙合。
輸入軸51可轉動地支撐在機殼18和軸承構件55上。輸入軸51的左部如圖3中所見伸進變速器腔40a并與無級變速傳動裝置40聯(lián)動連接。
輸出軸54如圖3中所見從右側伸出機殼18并固定在后輪6r上。
馬達驅動電路30裝設在如圖3中所見附接于有馬達腔20a的馬達機箱21的右端的馬達驅動電路箱31中。
下面對照圖1描述這一供電系統(tǒng)的電路結構。
供電系統(tǒng)60有一個設置在包含馬達驅動電路30的馬達驅動電路箱31內的電磁繼電器32。
馬達轉速傳感器27向控制器(ECU)61發(fā)出檢測信號27a。一個電位器62與裝設在轉向桿7上的加速手柄7a相聯(lián)接以探測加速手柄7a的操作角度，并且作為車速指令62a向控制器(ECU)61發(fā)出代表加速手柄7a操作角度的電壓信號。
車速傳感器63向控制器(ECU)61發(fā)出探測信號63a。
控制器(EUC)61根據車速指令62a和由車速傳感器63提供的探測信號63a設定一個所需馬達轉速，即馬達20轉子軸23的轉速，并根據代表馬達20的轉子軸23相位的相位探測信號27a產生一個供電指令61a。
一個門驅動電路33響應于供電指令61a而產生門控制信號33a，并將這些信號加在形成三相橋路的六個場效應晶體管Q1至Q6的控制極上。
每個場效應晶體管Q1至Q6可以由通過把多個場效應晶體管并聯(lián)連接而形成的具有很大容量的場效應晶體管電路組成。
一個平滑電容器34和一個具有幾百千歐至幾兆歐范圍電阻的放電電阻器RD并聯(lián)連接。
二極管D1至D6分別與場效應晶體管Q1至Q6相并聯(lián)連接以保護效應晶體管Q1至Q6免遭反向沖擊電壓之害。
通過控制電磁繼電器32的觸點對32a來控制向馬達驅動電路30的供電。
當觸點對32a開路時，平滑是容器34不經端子35放電。
帶有多個電池的電池裝置64經熔斷器電路65連接于馬達驅動電路30。
熔斷器電路65設有一個大電流容量的第一熔斷器65a和一個小電流容量的第二熔斷器65b。經第一熔斷器65b向馬達驅動電路30供電，而經第一熔斷器65a和第二熔斷器65b串接向穩(wěn)壓電源66供電。
當組合開關67閉合以向控制端子66a施加固定電壓時，穩(wěn)壓電源66完成穩(wěn)壓操作，為控制器(ECU)61提供用于控制電路的穩(wěn)壓電源電壓VC，并向電磁繼電器32的線圈32b施加繼電器驅動電壓VR。
一個由限流電阻器36和二極管37組成的串聯(lián)電路與電磁繼電器32的觸點對32a相并聯(lián)以便當觸點對32a開路時保持平滑電容器34的充電，以使當觸點對32a閉合時防止流過很大的充電電流。
圖4、圖5和圖6分別是安裝在電動摩托車上的馬達驅動電路的局部剖切主視圖、左側視圖和右側視圖。
如圖6中所示，設有門驅動電路33的印制接線板38被設置在馬達驅動電路箱31中，而場效應晶體管Q1至Q6分別裝在六角棱柱形的散熱裝置39的六個壁上。在此實施例中，每個場效應晶體管Q1至Q6包括三個并聯(lián)的場效應晶體管。
散熱裝置39由鋁合金制成，其內表面上設有多個冷卻片39a。
如圖3所示，散熱裝置39由三個軸向地插過散熱器39的螺栓緊固到馬達機箱21上。
如圖4中所示，散熱裝置39上罩著由諸如樹脂之類的絕緣材料制成的馬達驅動電路箱31，并且散熱裝置39外表面和馬達驅動電路箱31之間的空隙用諸如環(huán)氧樹脂之類的絕緣填充材料71所填滿。
在馬達驅動電路箱31的側壁上形成一個空氣進入開口(未畫出)以便由冷卻風扇28(圖3)經此空氣進入開口抽吸冷卻空氣，以使冷卻空氣將沿散熱裝置39的冷卻片39a流過。
如圖6中所示，大體上為圓筒形的電容器34被設置在由散熱裝置39圍成的空間的中部。在平滑電容器34和冷卻片39a之間形成冷卻空氣通路72。
如圖4中所示，端子73連接于場效應晶體管Q1至Q6的源極和漏極。三個端子73中每一個在馬達側，即圖4中所見左側的端頭，由絕緣材料所隔離并且用螺栓75固定于散熱裝置39的端面。
如圖5和圖6中所示，馬達驅動電路箱31有一個在其下端安裝電磁繼電器32的繼電器座80。在繼電器座80的下端形成一個開口81以便使繼電器座80內部與外面相通并可排水。
由于電磁繼電器32被設置在包含馬達驅動電路30的馬達驅動電路箱31之內，并且控制電磁繼電器32的觸點對32a以向馬達驅動電路30提供電力和中斷供電，供電系統(tǒng)所需的向馬達驅動電路30供給主電流的電纜短于其中電磁繼電器32被設置在比如說靠近控制器(ECU)61的已知的供電系統(tǒng)中的電纜。
由于當電磁繼電器32的觸點對32a開路時平滑電容器34與供電側脫離，平滑電容器34不被放電。
從以上描述可以明白，由于按照本發(fā)明的向電氣機動車供電的供電系統(tǒng)帶有設置在包含馬達驅動電路的機箱內的電磁繼電器，并且控制電磁繼電器以向馬達驅動電路供電和中斷供電，供電系統(tǒng)的主電流供給通路短于其中電磁繼電器被設置在比如說靠近控制器的已知供電系統(tǒng)中的供給通路，從而可以防止不必要的電力損失。
由于當電磁繼電器的觸點對開路時平滑電容器與供電側完全脫離，平滑電容器不再被放電。
由于電磁繼電器被設置在包含馬達驅動電路的機箱的下端并且在機箱的下端形成一個開口，電磁繼電器所在的空間可以得到通風并且可為機箱排水。
權利要求
1.一種向電氣機動車的馬達代電的供電系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個用來把直流供電轉換成交流電以便向馬達供給交流電的馬達驅動電路，該電路包括一個平滑電容器和多個半導體開關器件，并被內裝于馬達之中；以及一個設在包含馬達驅動電路的機箱內，以便接通和切斷向馬達驅動電路供給直流電力的電路的電磁繼電器。
2.如權利要求1所述的一種向電氣機動車的馬達供電的供電系統(tǒng)，其中電磁繼電器被設置在包含馬達驅動電路的機箱內并靠近機箱的下端，而機箱的下端設有一個開口。
全文摘要
一種向電氣機動車供電的電氣系統(tǒng)，包括一個變直流為交流以便向馬達20供給交流電的馬達驅動電路30。該電路設有一個平滑電容器34和多個半導體開關器件Q1至Q6，并內裝于馬達20中。一個電磁繼電器32設置在馬達驅動電路箱31內，并且由該電磁繼電器32的觸點對32a控制向馬達驅動電路30提供和中斷主電流的供給。該供電系統(tǒng)能防止平滑電容器外部放電，并有較短的主電流供給電纜以減少不必要的電力損失。
文檔編號H02P6/06GK1093986SQ9410104
公開日1994年10月26日 申請日期1994年2月2日 優(yōu)先權日1993年2月2日
發(fā)明者川口健治, 鳥山正雪 申請人:本田技研工業(yè)株式會社