CN1117007C - 电动车用马达扭矩限制装置 - Google Patents

电动车用马达扭矩限制装置 Download PDF

Info

Publication number
CN1117007C
CN1117007C CN97117412A CN97117412A CN1117007C CN 1117007 C CN1117007 C CN 1117007C CN 97117412 A CN97117412 A CN 97117412A CN 97117412 A CN97117412 A CN 97117412A CN 1117007 C CN1117007 C CN 1117007C
Authority
CN
China
Prior art keywords
motor
driving power
upper limit
electric vehicle
torque
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN97117412A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1174792A (zh
Inventor
田中建明
数原寿宏
相良弘明
松本敏宏
前田好彦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
Publication of CN1174792A publication Critical patent/CN1174792A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1117007C publication Critical patent/CN1117007C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P7/00—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
    • H02P7/06—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M6/00—Rider propulsion of wheeled vehicles with additional source of power, e.g. combustion engine or electric motor
    • B62M6/40—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor
    • B62M6/45—Control or actuating devices therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/53—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells in combination with an external power supply, e.g. from overhead contact lines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M6/00—Rider propulsion of wheeled vehicles with additional source of power, e.g. combustion engine or electric motor
    • B62M6/40—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor
    • B62M6/45—Control or actuating devices therefor
    • B62M6/50—Control or actuating devices therefor characterised by detectors or sensors, or arrangement thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M6/00—Rider propulsion of wheeled vehicles with additional source of power, e.g. combustion engine or electric motor
    • B62M6/40—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor
    • B62M6/60—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor power-driven at axle parts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/12—Bikes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

一种扭矩限制装置及装有该装置的电动车，不需使用速度传感器就可将电动车的驱动用马达的输出扭矩限制在指定的范围内。它包括：辅助扭矩设定器，若被输入人力扭矩，则输出辅助马达所要求的辅助扭矩指定信号；比较器，比较辅助扭矩指令与马达的扭矩，并对此偏差进行比例·积分而输入至脉宽调制控制装置；能率上限设定器，若马达扭矩成为能率上限值，则固定在此值上，并控制脉宽调制控制装置。

Description

电动车用马达扭矩限制装置
本发明涉及一种适用于电动车等的使作为动力源的马达不在规定速度以上转动的扭矩限制装置，特别是涉及一种适用于由马达的驱动力来辅助人力驱动力的被称为辅助(assist)型自行车的电动自行车的、电动车用马达的扭矩限制装置及组装有所述扭矩限制装置的电动车。
最近，电动汽车受到关注，并且电动自行车也受人喜爱，而所述电动自行车兼具有依靠人力的人力驱动部和依靠马达的电动驱动部两部分，并依据因人力所造成的驱动力的大小来驱动马达，以依靠马达的驱动力来辅助人力的驱动力。
这种电动自行车如日本特开平6-107266号公报(B62W23/02)所示，它将由设于车轮的速度传感器等的车速检测装置所检测的车速信号和由踏力检测装置所检测的作为人力驱动力的踏力信号输入到控制器，并依据预定的表资料(table data)来改变辅助比率，即依据车速来改变相对于人力驱动力的马达驱动力的比率。
在这样的依据人力驱动力决定马达输出的电动辅助式自行车中，为了防止速度过快所造成的危险，如图4的行驶概念图所示，相对于人力的马达驱动力的比率、所谓的辅助比，在速度小于15Km/h时为1，在15Km/h至24Km/h之间的比率变化是成直线地渐减，并且在大于24Km/h时停止由马达驱动力造成的驱动，限制在此范围内。图5是用图表来表示此关系的。
因此，所采取的方法是，包括检测人力驱动用扭矩的传感器、检测行驶速度的速度传感器以及运算使马达驱动力成为多少的微型计算机，并输入由人力驱动力所造成的扭矩及行驶速度，且根据微型计算机所具有的表资料来改变辅助比率。
例如，若施加扭矩为100Kg·cm的人力驱动，而行驶速度为10Km/h，则由马达动力所造成的扭矩小于100Kg·cm，若行驶速度为20Km/h，则由于必须减少成约0.44，故在微型计算机内运算44Kg·cm的马达驱动力的输出而予以输出。
然而，当速度传感器有误差时或发生故障的时候，在微型计算机进行通常的运算，但是由于速度与实际不同，所以造成实际的输出超过预定的值，或相对于预定的范围过小而产生辅助不足。
而且，由于用来检测速度的速度传感器必需从作为转动体的车轮等来检测，因此必需要配线，从而使结构复杂，且配线本身造成妨碍。
本发明的目的在于提供一种扭矩限制装置，它不需使用速度传感器就能够将电动车的驱动用马达的输出扭矩限制在指定的范围内，特别是提供一种将电动自行车的辅助马达的扭矩限制在安全范围内的扭矩限制装置。
为实现上述目的，本发明的电动车用马达扭矩限制装置包括：控制装置，用于控制提供给电动车用马达的驱动功率；检测器，用以检测马达的驱动状态并用依照该马达之扭矩输出一输出信号；驱动功率上限设定器，用来预先设定对应于从检测器的输出信号的限制值；马达扭矩设定器，其预先设定有依照该驱动功率上限设定器所限制的马达扭矩；其中，所述控制装置依照从所述马达扭矩设定器的输出来动作而所述驱动功率上限设定器在所述输出信号被输出时，依据所述限制值将限制驱动功率的上限的指令提供给控制装置，以限制马达的扭矩。
在上述的构造中，在施行马达的驱动控制时，首先由马达扭矩设定器来决定马达的目标驱动扭矩信号，然后依据所述目标驱动扭矩信号来产生驱动马达的驱动功率，例如能率(duty)。此时，表示马达的驱动状态的马达输出信号可使用电瓶电流、马达电流、马达扭矩信号等，而且，所述马达输出信号被输入至驱动功率上限设定器，而决定作为驱动功率的能率的上限。因此，当马达的转动次数小时，以较小的驱动信号，亦即较小的能率来控制，使马达输出信号等于马达扭矩设定器所决定的目标驱动扭矩信号，而当马达的转动次数增加时，为了使马达输出信号等于马达扭矩设定器所决定的目标驱动扭矩信号，而必需增加驱动功率，即能率。此时，由驱动功率上限设定器来决定上限的能率，并依据驱动功率上限设定器的输出来限制控制装置所产生的脉宽调制的能率的上限，因此可抑制当转动次数变大时所增加的驱动马达的能率。据此，不需使用速度传感器即可将电动车的驱动用的输出扭矩限制在指定的范围。
并且，根据本发明的电动车用马达的扭矩限制装置中，还设有马达扭矩设定器，用于预先设定驱动功率上限设定器所应限制的马达的扭矩，而且控制装置依据来自所述马达扭矩设定器的输出来动作。
马达扭矩设定器是根据来自检测加速度和人力的扭矩传感器的输入来设定，并依据所述马达扭矩设定器的设定来驱动马达。
而且，根据本发明的电动车用马达的扭矩限制装置的所述控制装置是脉宽调制控制装置。
马达驱动信号可通过施行对马达的驱动信号的脉宽控制来控制，据此，不需使用速度传感器即可将电动车的驱动用的输出扭矩限制在定的范围。
再者，根据本发明的电动车用马达的扭矩限制装置中的所述驱动功率是由作为电源的电瓶所供给，而且所述输出信号是依据所述电瓶的输出电流所决定的信号。
据此，由于马达输出与电瓶电流的大小大致成比例，故不需使用速度传感器即可将电动车的驱动用的输出扭矩限制在指定的范围。
此外，根据本发明的电动车用马达的扭矩限制装置中的所述输出信号是依据马达的输出电流所决定的信号。
据此，由于马达输出与电瓶电流的大小大致成比例，故不需使用速度传感器即可将电动车的驱动用的输出扭矩限制在指定的范围。
并且，根据本发明的电动车用马达的扭矩限制装置中的所述输出信号是依据驱动功率上限设定器所应限制的马达的扭矩来决定的信号。
据此，不需使用速度传感器即可将电动车的驱动用的输出扭矩限制在指定的范围。
而且，根据本发明的电动车用马达的扭矩限制装置的所述驱动功率上限设定器依据功率比来限制所述控制装置所控制的驱动功率。
因此，所述驱动信号可通过改变对马达的能率来控制马达，故不需使用速度传感器即可将电动车的驱动用的输出扭矩限制在指定的范围。
再者，根据本发明的电动车用马达的扭矩限制装置中，设有电源电压指定装置，用于指定驱动功率的电源的电压，而且，驱动功率上限设定器根据所述输出信号及所述电源电压指定装置的指定信号来决定所述驱动功率的上限。
据此，不需要使用速度传感器，即可将在使用特定的电源电压的场合的电动车的驱动用马达的输出扭矩限制在指定的范围，且在对于一种马达而互换地使用电压不同的多种电源(例如电瓶)的场合，也可将电动车的驱动用马达的输出扭矩限制在指定的范围。
此外，根据本发明的电动车用马达的扭矩限制装置中，设有马达特性指定装置，用于指定所述马达的特性，而且，所述驱动功率上限设定器根据所述输出信号及所述马达特性指定装置的指定信号来决定所述驱动功率的上限。
据此，不需要使用速度传感器，即可将在使用特定的马达特性的场合的电动车的驱动用马达的输出扭矩限制在指定的范围，且在互换地使用马达特性不同的多种马达的场合，也可将电动车的驱动用马达的输出扭矩限制在指定的范围。
且，根据本发明的电动车用马达的扭矩限制装置的所述驱动功率上限设定器决定对应于电动车的驱动用车轮大小的驱动功率的上限。
据此，不需要使用速度传感器，即可将在使用特定的马达特性及特定的电源电压的场合的电动车的驱动用马达的输出扭矩限制在指定的范围，且对于一种马达而互换地使用车轮不同的多种电动车的场合，也可将电动车的驱动用马达的输出扭矩限制在指定的范围。
而且，根据本发明的电动车用马达的扭矩限制装置的所述电动车用马达是由马达的驱动力来辅助人力驱动力的电动辅助式自行车的马达。
据此，在电动辅助式自行车中，不需使用速度传感器，即可将电动车的驱动用马达的输出扭矩限制在指定的范围，并且，在互换地使用马达特性不同的多种马达的场合，或在对于一种马达而互换地使用电压不同的多种电源(例如电瓶)的场合，且在对于一种马达而互换地使用大小不同的多种车轮的场合，也可将电动车的驱动用马达的输出扭矩限制在指定的范围，因此可在电动辅助式自行车的马达的特性配合及电源(电瓶)、车轮的大小的选择上具有可选性。
再者，根据本发明的电动车用马达的扭矩限制装置的所述驱动功率上限设定器决定所述驱动功率的上限，使作为相对于人力驱动力的所述马达的驱动力的比例的辅助比在限制范围内。
据此，在电动辅助式自行车中，不需要使用速度传感器，即可将电动车的驱动用马达的输出扭矩限制在指定的范围，故可防止如使用周知的速度传感器时，速度与实际不同而产生实际的输出过大或过小而产生的辅助不足。
另外，为实现本发明的另一目的，根据本发明的电动车上组装有所述电动车用马达的扭矩限制装置。
据此，在电动车中，不需要使用速度传感器，即可将电动车的驱动用马达的输出扭矩限制在指定的范围，并且，在互换地使用马达特性不同的多种马达的场合，或在对于一种马达而互换地使用电压不同的多种电源(例如电瓶)的场合，且在对于一种马达而互换地使用大小不同的多种车轮的场合，也可将电动车的驱动用马达的输出扭矩限制在指定的范围，因此可在电动车的马达的特性配合及电源(电瓶)、车轮的大小的选择上具有可选性。
而且，根据本发明的所述电动车是由马达的驱动力来辅助人力驱动力的电动辅助式自行车。
据此，在电动辅助式自行车中，不需要使用速度传感器，即可将电动车的驱动用马达的输出扭矩限制在指定的范围，故可防止如使用周知速度传感器时，速度与实际不同而产生实际的输出过大或过小而产生的辅助不足。
附图的简要说明：
图1是电动辅助式自行车的整体立体图；
图2是表示盘状壳罩的构造的前视图及侧视图；
图3是在盘状壳罩上的马达的配置图；
图4是电动辅助式自行车的行驶概念图；
图5是与可达规定的车速相对应的辅助比关系图；
图6是与人力扭矩相对应的辅助比设定关系图；
图7是根据满足规定的车速的马达扭矩特性区域图；
图8是与扭矩限制前的车速相对应的马达扭矩特性图；
图9是与马达扭矩相对应的脉宽控制的能率上限的关系图；
图10是与扭矩限制控制后的车速相对应的马达扭矩特性图；
图11是本发明的电动车扭矩限制装置的实施例；
图12是与扭矩限制控制前的三种车速相对应的马达扭矩特性图；
图13是与马达扭矩相对应的脉宽控制的能率上限的关系图；
图14是与扭矩限制控制后的三种车速相对应的马达扭矩特性图；
图15是本发明的电动车扭矩限制装置的其他实施例。
下面，结合附图说明本发明的电动车用马达的扭矩限制装置的实施例。在这里是以本发明申请人所提供的电动马达直接转动后轮的电动辅助式自行车、即所谓后轮直接驱动型式的电动辅助式自行车为例子进行说明。
图1是后轮直接驱动型式的电动辅助式自行车的整体立体图，其中，1是电动辅助式自行车本体。电动辅助式自行车本体1具有后述的马达8，并依据由人力所造成的扭矩的大小来改变马达8的驱动力，且依靠马达8的力来辅助因人力所造成的力，而使之行驶。
在电动辅助式自行车本体1的车架4上安装有前轮2、后轮3、方向手柄(handle)13及车座21，且前轮2由方向手柄13来控制方向。在后轮3的转动轴上设有盘状壳罩(casing)5。
盘状壳罩5具有转动侧壳罩6和被固定于电动辅助式自行车本体1的固定侧壳罩7，且转动侧壳罩6与后轮3成一体而转动。
并且，在盘状壳罩5内藏有马达8，在需要电动驱动时进行驱动，同后述的人力驱动部10一起使所述转动侧壳罩6转动。具有所述盘状壳罩5的驱动部分为电动驱动部9。
人力驱动部10包括踏板11和链条12，由使用者踩动踏板11，通过链条12来驱动所述后轮3。在本实施例中，虽然将链条12作为人力的传达构件，但是并不限于此，也可由皮带、转动轴等来取代链条12。
用于操纵前轮2的方向手柄13左右两端安装有刹车杆14、15，在前轮2及后轮3上设有刹车装置18、19，并且，通过刹车线16、17来连结刹车杆14、15及刹车装置18、19。
而且，通过按压刹车杆14、15可拉引刹车线16、17，通过所述刹车线16、17分别使前后的刹车装置18、19动作。在刹线车16、17的中间设有刹车开关20，成为于操作刹车杆14、15时停止向马达8通电的机构。
在后轮3上面的车架4上安装有作为马达8的电源的电瓶部22。所述电瓶部22包括以可滑动拆装的方式安装在车架4上的电瓶盒23和收容于所述电瓶盒23中的单一型充电电池，且电源电压约为24伏。并且，电瓶盒23也可设于车架4的其它地方。
下面，结合图2及图3来说明所述盘状壳罩5。
图2是表示图1所示的盘状壳罩5构造的前视图，在图中，7是被固定在电动辅助式自行车本体1上的固定侧壳罩。
在固定侧壳罩7上配置有控制基板、散热板所组成的控制部(未图示)、马达8、由传送马达8的输出轴24的输出力的第一滑轮、第二轮滑的滑轮组25和最后级滑轮28的三个滑轮群所组成的减速机构26、连结所述减速机构26的各滑轮之间和最后级滑轮28的传送皮带27。
所述最后级滑轮28被固定在转动侧壳罩6上，若所述马达8转动，则从马达8的输出轴24至最后级滑轮28通过传送皮带27而转动并减速，从而使转动侧壳罩6与最后级滑轮28一起转动。
而且，在盘状壳罩5上设有用于检测施加在踏板11上的人力扭矩的扭矩传感器41，来自所述扭矩传感器41的人力扭矩信号被输入到所述控制基板。同时，依据此信号而进行控制，使得例如以相同大小的驱动力来使马达8驱动。
连结在最后级滑轮28上的第二滑轮的较小的滑轮导上介设有单向离合器(未图示)，当踏板11的转动超过马达8的转动时，切断马达8的驱动力。
第3图是表示所述盘状壳罩5内的马达8的配置状态的前视图，30是定子(stator)，40是磁铁。
参照图5进行说明，则相对于车速S(Km/h)的辅助比As(％)的关系如下：
As＝(24-S)/9 (其中，15≤S≤24)…(1)
又如图6所示，相对于人力扭矩Tc(Kg·cm)的辅助比At(％)的关系如下：
At＝Tc/200(其中，0≤Tc≤200)…(2)
辅助马达扭矩Tm以Tm＝Tc·At来表示，因此相对于人力扭矩Tc(Kg·cm)的辅助马达扭矩Tm(Kg·cm)的关系如下：
Tm≤Tc2/200                       …(3)
其中，相对于辅助马达扭矩Tm(Kg·cm)的辅助比At(％)的关系由式(2)、(3)而得：
200At≥(200Tm)1/2
At≥(Tm/200)1/2                      ……(4)
由于对于马达的辅助比At(％)绝对不能超过对于车速的辅助比As(％)，故采取As≥At的关系。
因此，相对于车速S(Km/h)的辅助马达扭矩Tm(Kg·cm)的关系由式(1)、(4)而得：
(24-S)/9＝As≥At≥(Tm/200)1/2
(24-S)/9≥(Tm/200)1/2
Tm≤200{(24-S)/9}2                     ……(5)
由式(5)的结果可知，在图6所示的相对于人力扭矩Tc(Kg·cm)的辅助比At(％)的设定中，为了满足图5的预定的电动辅助式自行车速度与辅助比的关系，对应于车速的马达扭矩特性必须是在图7中虚线所示处的左侧区域存在有扭矩曲线。
然而，若使用具有如图8中实线所示的、相对于车速的马达扭矩的关系的辅助马达，则超过作为所述式(5)的条件的虚线的界限线。
因此，由脉宽控制(PWM控制)所造成的电流控制而进行辅助马达的驱动控制的时候，若如图9所示地设定相对于马达扭矩的脉宽控制的能率(duty)上限的关系，则即使使用具有如图8中实线所示的相对于车速的马达扭矩的关系的辅助马达，亦可得到如图10所示的相对于车速的马达扭矩的关系，可限制车速15Km/h以上时的马达扭矩，进而在作为式(5)的条件的虚线的界限线左侧区域存在有扭矩曲线。
使用图11说明将进行如上所述的扭矩限制控制的本发明的电动车扭矩限制装置应用在电动辅助式自行车中的实施例。在图11中，8是辅助用的马达，31是依据来自所述扭矩传感器41的人力扭矩来设定马达8的驱动扭矩的马达扭矩设定器，即辅助扭矩设定器，32是反馈马达扭矩信号而当作马达8的转动状态信号输入并与辅助扭矩设定器31所设定的值作比较的比较器，33是比例电路，34是积分器，35是将用于驱动马达8所作的扭矩信号变换成脉波信号的控制装置，即脉宽调制(PWM)控制装置；36是限制从所述脉宽调制控制装置输出至马达8的驱动信号的上限的驱动功率上限设定器，即能率上限设定器。
下面说明上述装置的扭矩限制装置。来自图6的扭矩传感器的相对于人力扭矩的目标的马达扭矩信号的辅助比被输入至辅助扭矩设定器31，如果被输入人力扭矩，则输出对应于该值大小的辅助扭矩指令信号。
比较器32比较被输入的辅助扭矩指令与被反馈的实际驱动的马达8的驱动扭矩信号，并通过比例电路33、积分器34将此偏差予以比例·积分，再输入至次级的脉宽调制控制装置35，且以既定的能率(duty)来控制，进而将对应于能率的驱动电流提供给马达8，以输出满足图6的人力扭矩与辅助比的关系的辅助扭矩。例如，若欲以100kg·cm输出辅助扭矩，而实际驱动的马达的马达输出信号为90kg·cm，则产生辅助扭矩指令信号，使马达输出信号成为辅助扭矩设定器31所设定的100kg·cm，而施行趋近于脉宽调制控制装置35所欲输出以当作能率的希望扭矩的所谓反馈控制。
在本实施例中，为了通过PWM控制来驱动马达8，而显示由开关元件导通(ON)、不导通(OFF)来控制的方法，但是也可使用其它方法，例如通常所熟知的阻抗控制法，即使用功率晶体管来取代开关元件，并通过改变施加在功率晶体管的基极上的电压来控制马达8。
而且，在本实施例中，虽然是通过反馈控制来将马达的输出予以控制成趋近于目标扭矩，但是也可如通常的控制，不将马达输出反馈而驱动马达。
其中，在能率上限设定器36中，在表中具有图9所示的相对于马达扭矩的脉宽控制的能率上限的关系。并且，当依据来自辅助扭矩设定器31的信号而在脉宽调制控制装置35产生能率时，由能率上限设定器36以对应于马达扭矩信号的能率来限制脉宽调制控制装置35的能率。到达能率的上限值为止，若依据对应于人力扭矩的来自辅助扭矩设定器的信号而被脉宽调制所控制，进而使图9的关系所示的马达扭矩信号成为能率上限值，则将此上限值当作能率的最大值输入至脉宽调制控制装置35，而限制输出至马达8的能率。
详细地说，以上述构造对马达8施行驱动控制时，首先，由辅助扭矩设定器31来决定马达8的目标驱动扭矩信号，然后依据此目标驱动扭矩信号来产生驱动马达8的能率。此时，表示马达8的驱动状态的马达输出信号是使用马达扭矩信号，而且，所述马达输出信号被输入至能率上限设定器36，而决定作为驱动信号的能率上限。因此，当马达8的转动次数小时，控制比较小的能率，使马达输出信号成为等于由辅助扭矩设定器31所决定的目标驱动扭矩信号，但是若马达8的转动次数增加，则为了使马达输出信号等于辅助扭矩设定器31所决定目标驱动扭矩信号，而必需增加能率。此时，通过能率上限设定器36来决定上限能率，并依据能率上限设定器36的输出来限制脉宽调制控制装置35所产生的脉宽调制的能率上限，故抑制在转动次数变大时增加的驱动马达8的能率。因此，不用速度传感器，即可将电动车的辅助马达8的输出扭矩限制在指定的范围。
而且，在本实施例中，为了求得脉宽控制的能率上限的关系，而输入马达扭矩信号至能率上限设定器36，但是并不限于马达扭矩信号，也可以是与马达扭矩成比例的马达电流等马达输出信号，还可以是与马达扭矩、马达8输出有相关关系的电瓶电流信号。
其结果，对于辅助马达8，可抑制马达扭矩，成为如图10所示的相对于车速的马达扭矩的关系，而在作为式(5)的条件的虚线的界限线左侧的区域存在有扭矩曲线，且不需检测马达的转动次数而依据马达扭矩信号来达成适当的马达输出的运转控制。
在上述的实施例中，虽然说明的是使用特定特性的马达及特定的电流电压的场合，但是如图12中实线A、B、C所示，在互换地使用马达特性不同的三种马达的场合下，或对于一种马达互换地使用电压不同的三种电源(例如电瓶)时的马达特性的场合，且车轮大小有三种不同的场合，相对于车速的马达扭矩的关系成为于其一部分分别超过作为所述式(5)的条件的虚线的界限线。
因此，在以因脉宽控制所造成的电流控制来施行辅助马达的驱动控制的场合下，若将对于马达辅助的脉宽控制的能率上限的关系分别设定成如图l3的A、B、C所示，则即使使用具有图12中实线所示的相对于车速的马达扭矩的关系的辅助马达，也可得到如图14所示的相对于车速的马达扭矩的关系，可抑制在车速15Km/h附近以上的马达扭矩，进而在作为式(5)的条件的虚线的界限线左侧的区域存在有扭矩曲线。
其次，参照图15来说明互换地使用特性不同的马达的场合或互换地使用电压不同的电源(例如电瓶)、不同大小的车轮的场合的本发明的其他实施例。
在图15中，具有与图11的实施例相同功能的构件使用相同的标号。能率上限设定器36中的表具有图13所示的对于多个马达扭矩的脉宽控制的能率上限的关系，而以对应于马达扭矩信号的能率来控制脉宽调制控制装置35的能率。37是马达特性指定装置，38是电源电压指定装置，39是两指定装置的选择装置。
此实施例的扭矩限制动作基本上与图13所示的相同，但是若互换地使用特性不同的马达，则将选择装置连接至马达特性指定装置37侧。据此，由储存在能率上限设定器36中的相对于马达扭矩的脉宽控制的能率上限的关系A、B、C的复数表来选择既定的表。
而且，若对于一种马达互换地使用不同电压的电源，则将选择装置39连接至电源电压指定装置38。据此，由储存在能率上限设定器36中的相对于马达扭矩的脉宽控制的能率上限的关系A、B、C的复数表来选择对应于电源电压的既定的表。
此外，在车轮大小不同的场合下，若设定成预先组入控制电路前所使用的表，则能够以既定的表来驱动。在车轮大小不同的场合下，自车轮较大者依序成为A、B、C。
再者，直到能率上限值为止，施行如上所述的通常的反馈控制动作，但是由图13可知，若马达扭矩成为能率的上限值，则将此上限值的能率当作最大值而限制控制脉宽调制控制装置35。
其结果，辅助马达8抑制马达扭矩，成为如图14所示的相对于车速的马达扭矩的关系，而在作为式(5)的条件的虚线的界限线左例的区域存在有扭矩曲线，因此，不需检测马达的转动次数而能够依据马达扭矩信号来达成与条件一致的运算控制。
在此实施例中，虽然说明互换地使用车轮大小的三种不同的自行车的场合，但是也适用于互换地使用由自行车的前链轮(sprocket)及后链轮所产生的增速比不同的自行车的场合。
虽然这些实施例是以电动辅助式自行车的辅助马达的扭矩限制为例而进行说明的，但是本发明并不仅限于此，若电动汽车等达到既定速度以上，则设定成马达不转动，即也可适用于速度限制器等。在此场合，在所述图11及图15的实施例中的人力扭矩也可变换成通常的指令扭矩，而不需要辅助扭矩设定器。其他动作均相同。
如上所述，本发明不需要使用速度传感器，即可将在使用特定的马达特性及特定的电源电压的场合下的电动车的驱动用马达的输出扭矩限制在指定的范围，且在交换地使用马达特性不同的多种马达的场合，或在对于一种马达而互换地使用电压不同的多种电源的场合，或在对于一种类的马达而互换地使用车轮大小不同的多种电动车的场合，也可将电动车的驱动用马达的输出扭矩限制在指定的范围。
而且，在电动辅助式自行车中，不需要使用速度传感器，即可将电动车的驱动用马达的输出扭矩限制在指定的范围内，故可防止例如使用周知的速度传感器时速度与实际不同而产生的实际输出过大或过小而产生的辅助不足。
再者，在互换地使用马达特性不同的多种马达的场合，或在对于一种类的马达而互换地使用电压不同的多种电源(例如电瓶)的场合，或在对于一种马达而互换地使用车轮大小不同的多种电动车的场合，也可将电动车的驱动用马达的输出扭矩限制在指定的范围内，因此可在电动辅助式自行车的马达的特性配合及电源(电瓶)的选择、车轮的大小的选择上具有可选性。

Claims (8)

1.  一种电动车用马达扭矩限制装置，其特征在于，它包括：控制装置，用于控制提供给电动车用马达的驱动功率；检测器，用以检测马达的驱动状态并用依照该马达之扭矩输出一输出信号；驱动功率上限设定器，用来预先设定对应于从检测器的输出信号的限制值；马达扭矩设定器，其预先设定有依照该驱动功率上限设定器所限制的马达扭矩；其中，所述控制装置依照从所述马达扭矩设定器的输出来动作而所述驱动功率上限设定器在所述输出信号被输出时，依据所述限制值将限制驱动功率的上限的指令提供给控制装置，以限制马达的扭矩。
2.如权利要求1所述的电动车用马达的扭矩限制装置，其特征在于，所述控制装置为脉宽调制控制装置。
3.如权利要求1所述的电动车用马达的扭矩限制装置，其特征在于，所述驱动功率上限设定器依据功率比来限制所述控制装置所控制的驱动功率。
4.如权利要求1所述的电动车用马达的扭矩限制装置，其特征在于，所述电动车用马达的扭矩限制装置中设有电源电压指定装置，用于指定驱动功率的电源的电压，而且，驱动功率上限设定器根据所述输出信号及所述电源电压指定装置的指定信号来决定所述驱动功率的上限。
5.如权利要求1所述的电动车用马达的扭矩限制装置，其特征在于，所述电动车用马达的扭矩限制装置中设有马达特性指定装置，用于指定所述马达的特性，而且，所述驱动功率上限设定器根据所述输出信号及所述马达特性指定装置的指定信号来决定所述驱动功率的上限。
6.如权利要求1所述的电动车用马达的扭矩限制装置，其特征在于，所述驱动功率上限设定器决定对应于电动车的驱动用车轮大小的驱动功率的上限。
7.如权利要求1所述的电动车用马达的扭矩限制装置，其特征在于，所述电动车用马达是由马达的驱动力来辅助人力驱动力的电动辅助式自行车的马达。
8.如权利要求7所述的电动车用马达的扭矩限制装置，其特征在于，所述驱动功率上限设定器决定所述驱动功率的上限，使作为相对于人力驱动力的所述马达的驱动力的比例的辅助比在限制范围内。
CN97117412A 1996-08-20 1997-08-20 电动车用马达扭矩限制装置 Expired - Fee Related CN1117007C (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP237191/96 1996-08-20
JP237191/1996 1996-08-20
JP23719196A JP3315872B2 (ja) 1996-08-20 1996-08-20 電動車用モータのトルク制限装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1174792A CN1174792A (zh) 1998-03-04
CN1117007C true CN1117007C (zh) 2003-08-06

Family

ID=17011726

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN97117412A Expired - Fee Related CN1117007C (zh) 1996-08-20 1997-08-20 电动车用马达扭矩限制装置

Country Status (8)

Country Link
US (1) US5971090A (zh)
EP (1) EP0825102A3 (zh)
JP (1) JP3315872B2 (zh)
KR (1) KR100275896B1 (zh)
CN (1) CN1117007C (zh)
CA (1) CA2213688C (zh)
ID (1) ID17429A (zh)
TW (1) TW412494B (zh)

Families Citing this family (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3839199B2 (ja) * 1999-10-06 2006-11-01 本田技研工業株式会社 ハイブリッド車両の制御装置
US6588528B2 (en) * 2001-08-01 2003-07-08 Electric Transportation Company Electric vehicle drive system
AT500328B1 (de) * 2002-02-07 2010-03-15 Elin Ebg Traction Gmbh Fahrzeug mit einem elektrischen antrieb und verfahren zum betrieb eines solchen fahrzeuges
US9050903B2 (en) * 2007-02-28 2015-06-09 GM Global Technology Operations LLC Torque control arbitration in powertrain systems
JP4895877B2 (ja) * 2007-03-16 2012-03-14 三洋電機株式会社 電動車輌
CN101355335B (zh) * 2007-07-24 2010-12-01 南京大陆鸽高科技股份有限公司 一种直流电动机数字动态力矩闭环控制系统
US7598683B1 (en) 2007-07-31 2009-10-06 Lsi Industries, Inc. Control of light intensity using pulses of a fixed duration and frequency
US8604709B2 (en) 2007-07-31 2013-12-10 Lsi Industries, Inc. Methods and systems for controlling electrical power to DC loads
US8903577B2 (en) 2009-10-30 2014-12-02 Lsi Industries, Inc. Traction system for electrically powered vehicles
JP4841676B2 (ja) 2010-03-17 2011-12-21 パナソニック株式会社 電動アシスト自転車用モータ制御方法および電動アシスト自転車用モータ制御装置
JP5842105B2 (ja) * 2010-04-19 2016-01-13 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電動アシスト自転車
CN102219042A (zh) * 2010-04-19 2011-10-19 三洋电机株式会社 电动辅助自行车
DE102010028658A1 (de) * 2010-05-06 2011-11-10 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur automatischen Steuerung des Gangs eines Elektrofahrrad-Getriebes
WO2012086458A1 (ja) * 2010-12-22 2012-06-28 マイクロスペース株式会社 モータ駆動制御装置
WO2012086459A1 (ja) * 2010-12-22 2012-06-28 マイクロスペース株式会社 モータ駆動制御装置
EP2476575A1 (en) * 2011-01-14 2012-07-18 Pro-Movec A/S Drive control of an electrically motorised bicycle
DE102011077181A1 (de) * 2011-06-08 2012-12-13 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Verschleißerkennung an einem Elektrofahrrad
US20140137527A1 (en) * 2011-07-12 2014-05-22 Yanmar Co., Ltd. Mobile Electric Work Machine
JP5689849B2 (ja) * 2012-05-18 2015-03-25 マイクロスペース株式会社 モータ駆動制御装置
JP5575938B1 (ja) * 2013-02-07 2014-08-20 株式会社シマノ 自転車用制御装置
US20150088347A1 (en) * 2013-09-26 2015-03-26 Tseng-Fu Yeh Driving mode switching device for electric gear box
US8925668B1 (en) * 2014-01-24 2015-01-06 Marvin Mofield Bicycle with power assisting function
US9637197B2 (en) * 2015-07-01 2017-05-02 GM Global Technology Operations LLC Dynamic inertia compensation and pedal effort transformation for electric bike
JP6735158B2 (ja) * 2016-06-14 2020-08-05 株式会社シマノ 自転車用制御装置
JP6894195B2 (ja) * 2016-06-14 2021-06-30 株式会社シマノ 自転車用表示装置
WO2019003260A1 (ja) * 2017-06-26 2019-01-03 ヤマハ発動機株式会社 電動アシスト車いす、車いす用電動アシストユニット、電動アシスト車いすの制御装置、電動アシスト車いすの制御方法、及びプログラム
JP6831314B2 (ja) * 2017-09-29 2021-02-17 株式会社シマノ 自転車用制御装置
JP7343266B2 (ja) * 2017-10-27 2023-09-12 株式会社シマノ 人力駆動車両用制御装置
JP6927902B2 (ja) * 2018-02-09 2021-09-01 株式会社シマノ 人力駆動車両用制御装置
JP6993272B2 (ja) 2018-03-22 2022-01-13 株式会社シマノ 人力駆動車両用制御装置
JP6959170B2 (ja) 2018-03-22 2021-11-02 株式会社シマノ 人力駆動車両用制御装置
JP6867325B2 (ja) 2018-03-22 2021-04-28 株式会社シマノ 人力駆動車両用制御装置
JP6916140B2 (ja) 2018-03-29 2021-08-11 株式会社シマノ 人力駆動車用制御装置
JP7244240B2 (ja) * 2018-09-26 2023-03-22 株式会社シマノ 人力駆動車用制御装置
JP7021031B2 (ja) * 2018-08-23 2022-02-16 株式会社シマノ 人力駆動車用制御装置
JP7293417B2 (ja) * 2018-08-23 2023-06-19 株式会社シマノ 人力駆動車用制御装置
JP7078500B2 (ja) * 2018-09-10 2022-05-31 株式会社シマノ 人力駆動車用制御装置
JP7277120B2 (ja) 2018-12-03 2023-05-18 株式会社シマノ 人力駆動車用の制御装置
DE102020200198A1 (de) * 2019-02-01 2020-08-06 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Betriebsverfahren und Steuereinheit für einen Antrieb eines Fahrzeugs und Fahrzeug
JP2020189500A (ja) 2019-05-17 2020-11-26 株式会社シマノ 人力駆動車用の制御装置
US20210114686A1 (en) * 2019-10-21 2021-04-22 GM Global Technology Operations LLC System and method for controlling an electric bicycle

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5237263A (en) * 1991-06-17 1993-08-17 Gannon Henry M Electric and pedal driven bicycle with solar charging
US5341892A (en) * 1992-03-19 1994-08-30 Sanyo Electric Co., Ltd. Motor and pedal driven bicycle
CN2213111Y (zh) * 1994-11-30 1995-11-22 张道德 一种电动轻便车

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5370200A (en) * 1992-05-11 1994-12-06 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha Bicycle with electric motor
JP2623419B2 (ja) 1992-09-30 1997-06-25 ヤマハ発動機株式会社 電動モータ付き自転車
IT1270446B (it) * 1993-02-11 1997-05-05 Fiat Auto Spa Procedimento e dispositivo per l'utilizzazione ottimizzata delle batterie di trazione di un veicolo elettrico.
TW467091U (en) * 1994-03-29 2001-12-01 Sanyo Electric Co Electric bicycle
JP3276782B2 (ja) * 1994-08-18 2002-04-22 本田技研工業株式会社 電動補助自転車
JP3138795B2 (ja) * 1994-09-12 2001-02-26 本田技研工業株式会社 自転車用アシストモータの制御方法
TW308754B (zh) * 1994-12-28 1997-06-21 Yamaha Motor Co Ltd
TW404383U (en) * 1995-02-28 2000-09-01 Sanyo Electric Co Electric bicycle
US5758736A (en) * 1995-03-29 1998-06-02 Suzuki Kabushiki Kaisha Power assist apparatus of power assisted bicycle
JP3691132B2 (ja) * 1995-10-31 2005-08-31 三洋電機株式会社 アシスト式乗り物

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5237263A (en) * 1991-06-17 1993-08-17 Gannon Henry M Electric and pedal driven bicycle with solar charging
US5341892A (en) * 1992-03-19 1994-08-30 Sanyo Electric Co., Ltd. Motor and pedal driven bicycle
CN2213111Y (zh) * 1994-11-30 1995-11-22 张道德 一种电动轻便车

Also Published As

Publication number Publication date
KR100275896B1 (ko) 2000-12-15
EP0825102A3 (en) 1998-09-09
EP0825102A2 (en) 1998-02-25
CN1174792A (zh) 1998-03-04
CA2213688C (en) 2001-03-27
ID17429A (id) 1997-12-24
KR19980018707A (ko) 1998-06-05
JPH1059260A (ja) 1998-03-03
JP3315872B2 (ja) 2002-08-19
CA2213688A1 (en) 1998-02-20
US5971090A (en) 1999-10-26
TW412494B (en) 2000-11-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1117007C (zh) 电动车用马达扭矩限制装置
CN1715094A (zh) 电动驱动控制装置、电动驱动控制方法及其程序
US8955626B2 (en) Electric hybrid vehicle
CN1308163C (zh) 用于汽车的驱动控制设备和方法
CN1874911A (zh) 电动车辆
CN1629006A (zh) 车辆驱动控制装置
CN1858989A (zh) 车辆用驱动控制装置
CN1715095A (zh) 电动驱动控制装置、电动驱动控制方法及其程序
CN1572564A (zh) 动力输出装置及其控制方法及安装有动力输出装置的汽车
CN1530284A (zh) 二轮车用变速控制装置
CN1841918A (zh) 电动机驱动装置、电动四轮驱动车及混合动力车辆
US8903586B2 (en) Electric vehicle power regulating control method with manual-assist hybrid modes
CN101034864A (zh) 电动车辆的控制装置以及电动车辆的驱动装置
AU2002353395A1 (en) Drive apparatus for hybrid vehicle
CN1522911A (zh) 制动控制设备
CN1890870A (zh) 电源装置,使用其的电机驱动控制方法及配有其的机动车
CN101028789A (zh) 电动四轮驱动车用控制装置
CN101074039A (zh) 左右两轮自动平衡电动车
EP1391342A4 (en) DRIVE MECHANISM FOR A HYBRID VEHICLE, CONTROL METHOD, AND DRIVE MECHANISM PROGRAM FOR A HYBRID VEHICLE
EP1759915A3 (en) Hybrid vehicle and method of controlling its running
CN1060729C (zh) 电动辅助自行车
CN1769092A (zh) 电动机控制装置
CN1927609A (zh) 具有车速适应能力的电机驱动系统及该系统的控制方法
CN1955033A (zh) 车辆驱动装置
KR970058983A (ko) 혼합 전력 자동차량용 구동 시스템과 이러한 시스템 제어방법

Legal Events

Date Code Title Description
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C06 Publication
PB01 Publication
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C19 Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee