DE60116161T2

DE60116161T2 - Antriebseinheit für Fahrräder

Info

Publication number: DE60116161T2
Application number: DE60116161T
Authority: DE
Inventors: Koji c/o K.K. Honda Gijutsu Kenkyush Sakagami; Toru c/o K.K. Honda Gijutsu Kenkyush Iwadate
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2000-03-01
Filing date: 2001-02-14
Publication date: 2006-06-29
Anticipated expiration: 2021-02-15
Also published as: JP2001251707A; JP4400840B2; CN1154597C; EP1129933A2; EP1129933A3; CN1311129A; EP1129933B1; DE60116161D1; ES2254272T3; TW593010B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern/Regeln des Schaltens benachbarter Gangstufen in einem motorgetriebenen Fahrrad, das einen Antriebsmotor zum Erzeugen einer Selbstfahrkraft in Antwort auf einen Betätigungsbetrag eines vom Fahrer betätigten Selbstfahrmittels sowie eine automatische Gangschaltung enthält, die in der Lage ist, beim automatischen Gangschalten ein gewünschtes Gangschaltgefühl zu erhalten.
Anders als bei einem motorunterstützten Fahrrad, unterstütztes Fahrrad genannt, das einen Elektromotor zum Erzeugen einer Unterstützungskraft in Antwort auf eine auf eine Kurbelwelle eingegebene Beinkraft enthält, wobei eine zusammengeführte Kraft der Beinkraft und der Unterstützungskraft auf ein Antriebsrad übertragen wird, ist z. B. in der japanischen Patentoffenlegung Nr. Hei 9-263289 ein motorgetriebenes Fahrrad vorgeschlagen worden, das einen Antriebsmotor zum Erzeugen einer Selbstfahrkraft in Antwort auf, typischer Weise, einen Öffnungsgrad eines Drosselhebels enthält.
Ein motorgetriebenes Fahrrad, das eine Stufengangschaltung, die sich von einem stufenlos verstellbaren Getriebe unterscheidet, das an einem herkömmlichen motorgetriebenen Roller oder dergleichen angebracht ist, sowie einen Aktuator der Stufengangschaltung, enthält, hat ein technisches Problem darin, dass dann, wenn eine Differenz zwischen Ausgangsdrehmomenten an zwei benachbarten Gangstufen vor und nach dem Gangschalten auftritt, kein gewünschtes Gangschaltgefühl erhalten werden kann.
Die JP 11 34 88 68 offenbart ein kraftunterstütztes Fahrrad mit einem Automatikgetriebe unter Verwendung eines Verfahrens zum Steuern/Regeln des Schaltens benachbarter Gangstufen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Wenn die Geschwindigkeit zunimmt, wird in einem Kennfeld ein Beschleunigungskennfeld gewählt. Wenn die Geschwindigkeit nicht zunimmt, wird ein Verzögerungskennfeld gewählt. Die Gangschaltstellung wird aus den gegenwärtigen Fahrzeuggeschwindigkeitsdaten auf der Basis des gewählten Kennfelds erhalten, und es wird gewertet, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit eine Schaltimplementationsgeschwindigkeit ist oder nicht. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit die Schaltimplementationsgeschwindigkeit ist, wird ein Aktuator angetrieben, um einen Schaltmechanismus zu schalten.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das oben beschriebene Problem des herkömmlichen motorgetriebenen Fahrrads zu lösen, und ein Verfahren zum Steuern/Regeln des Schaltens benachbarter Gangstufen in einem motorgetriebenen Fahrrad vorzusehen, das in der Lage ist, beim automatischen Gangschalten ein gewünschtes Gangschaltgefühl zu erhalten.
Zur Lösung der obigen Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Steuern/Regeln des Schaltens benachbarter Gangstufen in einem motorgetriebenen Fahrrad gemäß Anspruch 1 vorgesehen.
Das motorgetriebene Fahrrad enthält einen Antriebsmotor zum Erzeugen einer Selbstfahrkraft in Antwort auf einen Betätigungsbetrag einer Selbstfahrbetätigung durch einen Fahrer, und eine Gangschaltung, die zwischen dem Antriebsmotor und einem Antriebsrad angeschlossen ist.
Der Gangschaltaktuator schaltet zwei benachbarte Gangstufen der Gangschaltung bei einer vorbestimmten Gangschaltfahrzeuggeschwindigkeit, worin die Gangschaltfahrzeug geschwindigkeit auf eine Geschwindigkeit gelegt ist, bei der Fahrzeuggeschwindigkeit-Drehmomentkurven der zwei benachbarten Gangstufen einander schneiden.
Da mit der obigen Konfiguration die Ausgangsdrehmomente an zwei benachbarten Gangstufen davor oder dahinter an einer Gangschaltfahrzeuggeschwindigkeit einander im Wesentlichen entsprechen, ist es möglich, ein gewünschtes Gangschaltgefühl ohne jeden Gangschaltstoß zu erhalten.
Die vorliegende Erfindung zeigt den folgenden Effekt: Da die Gangschaltfahrzeuggeschwindigkeit auf eine Geschwindigkeit gelegt ist, bei der sich den Ausgangsdrehmomentkurven zweier benachbarter Gangstufen einander schneiden, werden die Ausgangsdrehmomente der zwei benachbarten Gangstufen vor und nach dem Gangschalten aneinander angepasst, mit dem Ergebnis, dass es möglich ist, ein gewünschtes Schaltgefühl ohne jeden Gangschaltstoß zu erhalten.
Wenn eine Leistung des Antriebsmotors so korrigiert wird, dass Ausgangsdrehmomentkurven zweier benachbarter Gangstufen vor und nach dem Gangschalten bei einer Gangschaltfahrzeuggeschwindigkeit im Wesentlichen aneinander angepasst werden, ist es möglich, ein gewünschtes Gangschaltgefühl ohne Gangschaltstoß zu erhalten.
Wenn eine Antriebskraft des Antriebsmotors so reduziert wird, dass ein Ausgangsdrehmoment an einer zweier benachbarter Gangstufen bei einer Gangschaltfahrzeuggeschwindigkeit auf ein Ausgangsdrehmoment der anderen der zwei benachbarten Gangschaltstufen vor dem Gangschalten abgesenkt wird, ist es möglich, ein gewünschtes Schaltgefühl ohne Gangschaltstoß zu erhalten.
Wenn eine Antriebskraft des Antriebsmotors allmählich reduziert wird, derart, dass ein Ausgangsdrehmoment an einer zweier benachbarter Gangschaltstufen vor dem Gangschalten auf ein Ausgangsdrehmoment an der anderen zwei benachbarten Gangschaltstufen nach dem Gangschalten abgesenkt wird, ist es möglich, ein gewünschtes Schaltgefühl ohne Gangschaltstoß auch dann zu erhalten, wenn das Ausgangsdrehmoment durch das Gangschalten gesenkt wird.
Wenn ein Tastverhältniskennfeld, in dem ein Tastverhältnis eines dem Antriebsmotor zugeführten Treiberstroms einem Selbstfahrbetätigungsbetrag angepasst wird, vorgesehen ist, und ein aus dem Tastverhältniskennfeld erhaltenes Tastverhältnis zum Steuern/Regeln einer Antriebskraft des Antriebsmotors gesteuert/geregelt wird, ist es möglich, ohne zusätzliches Vorsehen eines Kennfelds der Drehmomentsteuerung auszukommen.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung im Detail in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
1 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration eines motorgetriebenen Fahrrads zeigt, auf das die vorliegende Erfindung angewendet wird.
2 ist ein Blockdiagramm eines in 1 gezeigten Controllers.
3 ist ein Flussdiagramm, das den Betrieb des Controllers zeigt.
4 ist ein Flussdiagramm, das eine schnelle Beschleunigungsvermeidungssteuerung zeigt.
5 ist ein Flussdiagramm, das eine Gangschaltsteuerung zeigt.
6 ist ein Flussdiagramm, das eine Motorleistungsbegrenzungssteuerung zeigt.
7 ist eine Ansicht, die ein Gangschaltsteuerverfahren beim Hochschalten vom "zweiten Gang" zum "dritten Gang" zeigt, das nicht durch die vorliegende Erfindung abgedeckt ist.
8 ist eine Ansicht, die ein Gangschaltsteuerverfahren beim Herunterschalten vom "zweiten Gang" zum "ersten Gang" zeigt, das nicht durch die vorliegende Erfindung abgedeckt ist.
9 ist eine Ansicht, die ein Gangschaltsteuerverfahren beim Hochschalten vom "ersten Gang" zum "zweiten Gang" zeigt, das nicht durch die vorliegende Erfindung abgedeckt ist.
10 ist eine Ansicht, die ein Verfahren zum Setzen einer Gangschaltfahrzeuggeschwindigkeit Vch23 zwischen dem "zweiten Gang" und dem "dritten Gang" gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
11 ist eine Ansicht, die ein Verfahren zum Setzen einer Gangschaltfahrzeuggeschwindigkeit Vch12 zwischen dem "ersten Gang" und dem "zweiten Gang" gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
1 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration eines motorgetriebenen Fahrrads zeigt, auf das die vorliegende Erfindung angewendet wird. In dieser Figur sind Teile, die zur Beschreibung der vorliegenden Erfindung nicht notwendig sind, weggelassen.
Wie bei einem herkömmlichen Fahrrad, weist eine Lenkstange 10 an ihrem linken Endabschnitt einen Bremshebel 11 für ein Hinterrad und an ihrem rechten Endabschnitt einen Bremshebel 13 für ein Vorderrad auf. Die Lenkstange 10 weist auch in der Nähe der Hebelstützen der Bremshebel 11 und 13 Bremsschalter 12 und 14 auf, um Betriebszustände der Bremshebel 11 und 13 zu erfassen und Während-Bremssignale SB auszugeben. Die Lenkstange 10 weist ferner an ihrem rechten Abschnitt einen Drosselhebel 16 als Selbstfahreingabemittel auf, um das Erzeugen einer Selbstfahrkraft einem Antriebsmotor M anzugeben (dies wird später beschrieben), sowie einen Drosselöffnungssensor 15 zum Erfassen eines Betätigungswinkels θth als Betätigungsbetrag.
Ein Hauptrahmen weist an seinem Mittelabschnitt eine Antriebseinheit 2 auf, um selektiv "selbstfahrend" durch den Antriebsmotor M und "unterstützte Fahrt" zum Unterstützen der Beinkraft durch eine Antriebskraft des Antriebsmotors M auszuführen. Eine Beinkraft, die von linken und rechten Kurbelpedalen 38L, 38R auf eine Kurbelwelle 30 eingegeben wird, wird durch eine Einwegkupplung 26 auf ein durchmessergroßes Zahnrad 36, das koaxial mit der Kurbelwelle 30 verbunden ist, übertragen, und wird weiter über eine erste Zwischenwelle 35 auf eine Ausgangswelle 34 übertragen.
Eine von dem Antriebsmotor M erzeugte Antriebskraft wird über eine zweite Zwischenwelle 36' auf ein Zwischenzahnrad 37 übertragen. Das Zwischenzahnrad 37 ist über eine Einwegkupplung 29 mit der ersten Zwischenwelle 35 verbunden. Die Antriebskraft, die auf das Zwischenzahnrad 37 übertragen worden ist, wird über die erste Zwischenwelle 35 auf die Ausgangswelle 34 übertragen. Ein Ende der Ausgangswelle 34 liegt zur Außenseite der Antriebseinheit 2 frei, und ein Antriebsritzel 32 ist mit dem freiliegenden Ende der Ausgangswelle 34 verbunden.
Ein Motordrehzahlsensor 25 erfasst eine Drehzahl NM des Antriebsmotors NM. Ein Temperatursensor 24 erfasst eine Temperatur M des Antriebsmotors M. Ein Beinkraftsensor 23 erfasst eine in die Kurbelwelle 30 eingegebene Beinkraft. Ein Kurbeldrehungssensor 22 erfasst eine Drehzahl NC der Kurbelwelle 30. Ein Stromsensor 27 erfasst einen Treiberstrom IM des Antriebsmotors M. Ausgangssignale der oben beschriebenen Sensoren werden in einen Controller 20 eingegeben.
Ein Abtriebsritzel 33 und eine vierstufige Gangschaltung 19 sind an einer Achse eines Hinterrads 31 als Antriebsrad vorgesehen. Das Antriebsritzel 32 der Ausgangswelle 34 ist mit dem Abtriebsritzel 33 über eine Kette 39 verbunden. Ein automatischer Gangschaltaktuator 17 gibt, in Antwort auf einen von dem Controller 20 ausgegebenen Gangschaltbefehl SG, ein Gangschaltstufensignal DG aus, das eine Gangschaltstufe repräsentiert. Die Gangschaltung 19 wird auf der Basis des Gangschaltstufensignals DG angetrieben. Eine Drehzahl V des Hinterrads 31 wird durch einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 18 erfasst, und ein Signal des Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 18 wird in dem Controller 20 eingegeben.
2 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines Hauptabschnitts des Controllers 20 zeigt. In dieser Figur bezeichnen gleiche Zeichen wie jene in 1 gleiche oder ähnliche Teile.
In einem Selbstfahr-Referenztastverhältniskennfeld 201 ist ein Referenztastverhältnis Dref1 eines Treiberstroms IM, der beim Selbstfahren dem Antriebsmotor M zuzuführen ist, vorab als Funktion des Drosselöffnungswinkels θ, der von dem Drosselöffnungssensor 15 erfasst wird, der Fahrzeuggeschwindigkeit V und einer Gangstufe G registriert. In einem Unterstützungsfahrt-Referenztastverhältniskennfeld 202 ist ein Referenztastverhältnis Dref2 eines Treiberstroms IM, der bei unterstützter Fahrt dem Antriebsmotor M zuzuführen ist, vorab als Funktion der vom Beinkraftsensor 23 erfassten Beinkraft F und der vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 18 erfassten Fahrzeuggeschwindigkeit V registriert.
Angemerkt werden sollte, dass an Stelle der Erfassung der Fahrzeuggeschwindigkeit V durch den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 18 die Fahrzeuggeschwindigkeit V auch z. B. durch einen zusätzlich vorgesehenen Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungsabschnitt 213 auf der Basis des Gangschaltstufensignals DG, das die Gangschaltstufe G repräsentiert und das von dem automatischen Gangschaltaktuator 17 ausgegeben wird, sowie der vom Motordrehzahlsensor 25 erfassten Motordrehzahl NM erfasst werden kann.
Ein Beschleunigungserfassungsabschnitt 203 erfasst eine Beschleunigung ΔV auf der Basis einer Änderungsrate der Fahrzeuggeschwindigkeit V über den Ablauf der Zeit. Ein Gangstufenbestimmungsabschnitt 204 bestimmt die gegenwärtige Gangstufe G auf der Basis der erfassten Fahrzeuggeschwindigkeit V und der Motordrehzahl NM. Ein Schnellbeschleunigungsverminderungssteuerabschnitt 205 vergleicht die erfasste Beschleunigung ΔV mit einer Referenzbeschleunigung ΔVref und weist, wenn die erfasste Beschleunigung ΔV größer ist als die Referenzbeschleunigung ΔVref, einen Tastverhältniskorrekturabschnitt 208 an (dies wird später beschrieben), ein Tastverhältnis so zu korrigieren, dass eine schnelle Beschleunigung vermieden wird.
In Bezug auf eine Gangschaltfahrzeuggeschwindigkeit (Vch) -Datentabelle 206a bestimmt ein Gangschaltsteuerabschnitt 206, auf der Basis der erfassten Beschleunigung ΔV und der Fahrzeuggeschwindigkeit V und der vom Gangschaltbestimmungsabschnitt 204 bestimmten gegenwärtigen Gangstufe G, ob der gegenwärtige Fahrzustand ein Gangschaltzeitzustand ist. Das bestimmte Ergebnis wird dem Tastverhältniskorrekturabschnitt 208 zugeführt und wird auch an den Gangschaltaktuator 17 ausgegeben.
Ein Nicht-Aufsitz-Selbstfahrbestimmungsabschnitt 207 bestimmt auf der Basis der gegenwärtigen Gangstufe G und der Motordrehzahl NM, ob der gegenwärtige Selbstfahrbetrieb in nicht aufsitzendem Zustand des Fahrers durchgeführt wird oder nicht. Wenn bestimmt wird, dass der Selbstfahrbetrieb im nicht aufsitzenden Zustand des Fahrers durchgeführt wird, weist ein Handschiebefahrtsteuerabschnitt 211 den Tastverhältniskorrekturabschnitt 208 an, ein Tastverhältnis so zu korrigieren, um eine einer Gehgeschwindigkeit entsprechende Selbstfahrkraft zu erzeugen.
Ein Während-bremsen-Steuerabschnitt 210 weist den Tastverhältniskorrekturabschnitt 208 an, ein Tastverhältnis zu korrigieren, um eine Selbstfahrkraft auf der Basis des Vorhandenseins oder Fehlen einer Bremsbetätigung und der Fahrzeuggeschwindigkeit zu steuern/regeln. Genauer gesagt, wenn die EIN-Zustände der Bremsschalter 12 und 14 während der Fahrt des Fahrzeugs erfasst werden, weist der Während-bremsen-Steuerabschnitt 210 den Tastverhältniskorrekturabschnitt 208 an, ein Tastverhältnis so zu korrigieren, dass der Antriebsmotor M eine Antriebskraft erzeugen kann, die klein genug ist, um einen Zustand beizubringen, in dem aus dem Antriebsmotor M scheinbar keine Last ausgeübt wird. Wenn hingegen eine Selbstfahrbetätigung im Fahrzeugstoppzustand durchgeführt wird, worin die Bremsschalter 12 und 14 in den Ein-Zuständen sind, weist der Während-bremsen-Steuerabschnitt 210 den Tastverhältniskorrekturabschnitt 208 an, ein Tastverhältnis so zu korrigieren, dass der Antriebsmotor M eine Antriebskraft erzeugen kann, die einem Betätigungsbetrag der Selbstfahrbetätigung entspricht.
Ein Motorleistungsbegrenzungsabschnitt 209 überwacht einen Betriebszustand des Antriebsmotors M auf der Basis des vom Stromsensor 27 erfassten Treiberstroms TM des Antriebsmotors M und der vom Temperatursensor 24 erfassten Temperatur TM des Antriebsmotors M, und weist dann, wenn der Antriebsmotor M in einem heftig arbeitenden Zustand ist, den Tastverhältniskorrekturabschnitt 208 an, ein Tastverhältnis so zu korrigieren, dass die Selbstfahrkraft begrenzt wird.
Der Tastverhältniskorrekturabschnitt 208 korrigiert, wie im Detail später beschrieben wird, das Referenztastverhältnis Dref1 oder Dref2, das aus dem Tastverhältniskennfeld 201 oder 202 erhalten ist, auf der Basis der Anweisungen, die von dem Schnellbeschleunigungsverminderungssteuerabschnitt 205, dem Gangschaltsteuerabschnitt 206, dem Handschiebesteuerabschnitt 211, dem Während-bremsen-Steuerabschnitt 210 und dem Motorleistungsbegrenzungsabschnitt 209 zugeführt werden, und gibt das korrigierte Ergebnis als Solltastverhältnis DM aus.
Ein Verfahren zum Steuern/Regeln des Antriebsmotors M durch den Controller 20 bei Selbstfahrt wird in Bezug auf ein in 3 gezeigtes Flussdiagramm beschrieben.
In Schritt S11 wird ein Öffnungswinkel θ des Drosselhebels 16 durch den Drosselöffnungssensor 15 erfasst; eine Fahrzeuggeschwindigkeit V wird durch den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 18 erfasst; und eine Drehzahl NM des Antriebsmotors M wird von dem Motordrehzahlsensor 25 erfasst. In Schritt S12 wird eine Beschleunigung ΔV auf der Basis der in Schritt S11 erfassten Fahrzeuggeschwindigkeit V durch den Beschleunigungserfassungsabschnitt 203 berechnet. In Schritt S13 wird die gegenwärtige Gangstufe G auf der Basis einer Korrelation zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit V und der Motordrehzahl NM durch den Gangschaltbestimmungsabschnitt 204 bestimmt. Anzumerken ist, dass die gegenwärtige Gangstufe G auch auf der Basis des von dem automatischen Gangschaltaktuators 17 ausgegebenen Gangschaltstufensignals DG bestimmt werden kann.
In Schritt S14 wird ein Treiberstrom IM des Antriebsmotors M durch den Stromsensor 27 erfasst, und eine Temperatur TM des Antriebsmotors M wird durch den Temperatursensor 24 erfasst. In Schritt S15 wird ein Referenztastverhältnis Dref1 bei Selbstfahrt aus dem Tastverhältniskennfeld 201 für Selbstfahrt auf der Basis des Drosselöffnungswinkels θth und der in Schritt S11 erfassten Fahrzeuggeschwindigkeit V und der in Schritt S13 bestimmten gegenwärtigen Gangstufe G abgefragt.
In Schritt S16 wird auf der Basis der Zustände der Bremsschalter 12 und 14 durch den Während-bremsen-Steuerabschnitt 210 bestimmt, ob eine Bremsbetätigung durchgeführt worden ist oder nicht. Wenn bestimmt wird, dass die Bremsbetätigung nicht durchgeführt worden ist, geht der Prozess zu Schritt S17 weiter. In Schritt S17 wird auf der Basis eines Zunahmeverhältnisses ΔNM der Motordrehzahl NM durch den nicht-aufsitz-Selbstfahrbestimmungsabschnitt 207 bestimmt, ob im nicht aufsitzenden Zustand des Fahrers der Fahrer den Drosselhebel 16 betätigt hat oder nicht. Wenn das Zunahmeverhältnis ΔNM der Motordrehzahl NM ein Referenzzunahmeverhältnis ΔNref einnimmt oder darüber liegt, wird bestimmt, dass der Fahrer den Drosselhebel 16 im nicht aufsitzenden Zustand des Fahrers betätigt, und der Prozess geht zu Schritt S24 weiter. Wenn das Zunahmeverhältnis ΔNM kleiner als das Referenzzunahmeverhältnis ΔNref ist, dann wird bestimmt, dass der Fahrer den Drosselhebel 16 im aufsitzenden Zustand des Fahrers betätigt hat, und der Prozess geht zu Schritt S18 weiter.
Der Parameter zur Bestimmung, ob der Fahrer den Drosselhebel 16 im nicht aufsitzenden Zustand des Fahrers betätigt hat oder nicht, ist nicht auf das oben beschriebene Zunahmeverhältnis ΔNM der Motordrehzahl NM beschränkt. Zum Beispiel kann die Beschleunigung ΔV als Bestimmungsparameter verwendet werden. Wenn in diesem Fall die Beschleunigung ΔV größer als eine Referenzbeschleunigung ist, dann kann bestimmt werden, dass der Fahrer den Drosselhebel 16 im nicht aufsitzenden Zustand des Fahrers betätigt hat. Alternativ kann ein Änderungsverhältnis des Treiberstroms des Antriebsmotors M als Bestimmungsparameter verwendet werden. Wenn in diesem Fall das Änderungsverhältnis des Stroms größer als ein Referenzänderungsverhältnis des Stroms ist, dann kann bestimmt werden, dass der Fahrer den Drosselhebel 16 im nicht aufsitzenden Zustand des Fahrers betätigt hat.
Auf diese Weise wird gemäß dieser Ausführung auf der Basis des Zunahmeverhältnisses der Motordrehzahl, der Beschleunigung des Fahrzeugs oder des Änderungsverhältnisses eines Treiberstroms des Antriebsmotors bestimmt, ob im nicht aufsitzenden Zustand des Fahrers die Selbstfahrbetätigung durchgeführt wird oder nicht, und dementsprechend ist es möglich, ohne das Vorsehen eines Sensors oder eines Schalters zum Erfassen eines nicht aufsitzenden Zustands des Fahrers auszukommen.
In Schritt S18 wird eine Routine der "Schnellbeschleunigungvermeidungssteuerung" ausgeführt, um eine ausreichende Beschleunigungsleistung sicherzustellen, während eine schnelle Beschleunigung vermieden wird.
4 ist ein Flussdiagramm, das den Steuerinhalt der "Schnellbeschleunigungsvermeidungssteuerung" anzeigt. Der Steuerinhalt wird so bestimmt, dass eine Beschleunigung entsprechend einem Betätigungsbetrag des Drosselhebels 16 unabhängig vom Straßenoberflächenzustand, des Leergewichts und dergleichen erhalten werden kann, in dem die Selbstfahrkraft des Antriebsmotors M auf der Basis einer Korrelation zwischen einem Betätigungsbetrag des Drosselhebels 16 und einer Beschleunigung gesteuert/geregelt wird.
In Schritt S181 wird durch einen Schnellbeschleunigungsvermeidungssteuerabschnitt 205 die gegenwärtige Beschleunigung ΔV mit einer Referenzbeschleunigung ΔVref verglichen. Wenn die Beschleunigung ΔV größer ist als die Referenzbeschleunigung ΔVref, wird bestimmt, dass das Fahrzeug im schnellen Beschleunigungszustand ist, und der Prozess geht zu Schritt S182 weiter. In Schritt S182 wird durch den Tastverhältniskorrekturabschnitt 208 das von dem Tastverhältniskennfeld 201 bei Selbstfahrt abgefragte Referenziastverhältnis Dref1 mit einem Korrekturkoeffizienten kleiner als "1" multipliziert, und das berechnete Ergebnis wird als Solltastverhältnis DM genommen.
In dieser Ausführung ist der Korrekturkoeffizient definiert als "0,9^k1", und der Anfangswert des Exponenten k1 wird auf "1" gesetzt. Dementsprechend wird im Anfangszustand ein Wert, der das 0,9 fache des im Kennfeld 201 bestimmten Referenzverhäitnisses Dref1 ist, als Solltastverhältnis registriert. In Schritt S183 wird der Wert des Exponenten k1 um "1" inkrementiert. In Schritt S184 wird ein Schnellbeschleunigungsvermeidungsflag F1 auf "1" gesetzt.
Danach wird das Solltastverhältnis DM in Abhängigkeit vom Wert des Exponenten k1 allmählich reduziert, da die obigen Schritte wiederholt werden, um den Wert des Exponenten k1 zu erhöhen, bis in Schritt S181 bestimmt wird, dass die Beschleunigung ΔV kleiner ist als die Referenzbeschleunigung ΔVref.
Wenn in Schritt S181 als Ergebnis des allmählichen Reduzierens des Solltastverhältnisses DM bestimmt wird, dass die Beschleunigung ΔV kleiner ist als die Referenzbeschleunigung ΔVref, geht der Prozess zu Schritt S185 weiter, worin bestimmt wird, dass der Schnellbeschleunigungsvermeidungsflag F1 "1" ist. Wenn bestimmt wird, dass das Flag F1 auf "1" gesetzt ist, geht der Prozess zu Schritt S186 weiter, worin das Tastverhältnis, das in Schritt S182 allmählich reduziert worden ist, allmählich erhöht wird.
In Schritt S186 wird das gegenwärtige Solltastverhältnis DM mit einem Korrekturkoeffizienten kleiner als "1" multipliziert, und das berechnete Ergebnis wird als neues Solltastverhältnis DM hergenommen. In dieser Ausführung ist der Korrekturkoeffizient definiert als ein Wert von "0,9^k2", und der Anfangswert des Exponenten k2 wird auf "5" gesetzt. Im Anfangszustand wird ein Wert, der das 0,59 (= 0,9⁵) fache des Solltastverhältnisses DM ist, als Solltastverhältnis DM genommen.
In Schritt S187 wird bestimmt, ob der Exponent k2 auf "0" reduziert ist oder nicht. Da der Exponent k2 im Anfangszustand "5" ist, geht der Prozess zu Schritt S188 weiter. In Schritt S188 wird der Wert des Exponenten k2 um "1" dekrementiert. Wenn in Schritt S187 bestimmt wird, dass der Exponent k2 "0" ist, geht der Prozess zu Schritt S189 weiter, worin das Schnellbeschleunigungsvermeidungsflag F1 rückgesetzt wird, um hierdurch die in 4 gezeigte Routine der "Schnellbeschleunigungsvermeidungssteuerung" zu beenden.
Wenn auf diese Weise die Beschleunigung ΔV größer als die Referenzbeschleunigung ΔVref ist, wird gemäß dieser Ausführung in Schritt S182 der Korrekturkoeffizient allmählich reduziert, um das Solltastverhältnis DM allmählich zu reduzieren, und wenn danach die Beschleunigung ΔV kleiner als die Referenzbeschleunigung ΔVref ist, wird in Schritt S186 der Korrekturkoeffizient allmählich erhöht, um das Solltastverhältnis DM allmählich zu erhöhen, um hierdurch den oben beschriebenen allmählich reduzierten Betrag des Solltastverhältnisses DM zu kompensieren. Dementsprechend ist es möglich, eine ausreichende Beschleunigungsleistung zu erhalten, während eine schnelle Beschleunigung vermieden wird.
Wieder in Bezug auf 3 wird in Schritt S19 durch den Gangschaltsteuerabschnitt 206 bestimmt, ob eine automatische Gangschaltung ausgeführt werden sollte oder nicht. Wenn ein Absolutwert einer Differenz zwischen der gegenwärtigen Fahrzeuggeschwindigkeit V und eine Gangschaltfahrzeuggeschwindigkeit Vch, die in der Gangschaltfahrzeuggeschwindigkeitsdatentabelle 206a für jede Gangstufe gespeichert ist, kleiner als eine Referenzgeschwindigkeit VA ist, geht der Prozess zu Schritt S20 weiter, in dem eine "Gangschaltsteuerung" zur automatischen Gangschaltung ausgeführt wird. Als die Gangschaltfahrzeuggeschwindigkeit Vch werden registriert eine Gangschaltfahrzeuggeschwindigkeit Vch12, die eine Gangschaltzeit zwischen "ersten Gang"/"zweiten Gang" anzeigt, eine Gangschaltfahrzeuggeschwindigkeit Vch23, die eine Gangschaltzeit zwischen "zweiter Gang"/"dritter Gang" anzeigt, und eine Gangschaltfahrzeuggeschwindigkeit Vch34, die eine Gangschaltzeit zwischen dem "dritten Gang"/" vierten Gang" anzeigt. Auf der Basis der gegenwärtigen Gangstufe G wird eine der Gangschaltfahrzeuggeschwindigkeiten Vch12, Vch23 und Vch34 ausgewählt.
5 ist ein Flussdiagramm, das die Routine von "Gangschaltsteuerung" angibt, die hauptsächlich den Betrieb des Gangschaltsteuerabschnitts 206 zeigt.
In Schritt S201 wird bestimmt, ob eine durch Gangschalten hervorgerufene Drehmomentänderung größer oder kleiner wird. Zum Beispiel ist beim Hochschalten vom "zweiten Gang" zum "dritten Gang", wie in 7 gezeigt, bei einer Gangschaltfahrzeuggeschwindigkeit Vch23 ein Drehmoment im "dritten Gang" größer als jenes im "zweiten Gang", und dementsprechend wird in Schritt S201 bestimmt, dass das Drehmoment nach dem Gangschalten zunimmt, und der Prozess geht zu Schritt S202 weiter. Ähnlich ist beim Herunterschalten vom "zweiten Gang" zum "ersten Gang", wie in 8 gezeigt, bei einer Gangschaltfahrzeuggeschwindigkeit Vch12 ein Drehmoment im "ersten Gang" größer als jenes im "zweiten Gang", und dementsprechend wird in Schritt S201 bestimmt, dass das Drehmoment nach dem Gangschalten zunimmt, und der Prozess geht zu Schritt S202 weiter.
In Schritt S202 bestimmt, in Bezug auf die Gangschaltfahrzeuggeschwindigkeitsdatentabelle 206a, der Gangschaltsteuerabschnitt 206, ob die gegenwärtige Fahrzeuggeschwindigkeit V eine vorbestimmte Gangschaltfahrzeuggeschwindigkeit Vch, die der gegenwärtigen Gangstufe entspricht, erreicht. Wenn hier bestimmt wird, dass wie in 7 gezeigt, die Fahrzeuggeschwindigkeit V die Gangschaltfahrzeuggeschwindigkeit Vch23 während der Fahrt im "zweiten Gang" erreicht und es hierdurch Zeit wird, zum "dritten Gang" hochzuschalten, geht der Prozess zu Schritt S203 weiter, worin der Gangschaltaktuator 17 zum Gangschalten (hochschalten) angetrieben wird. In Schritt S204 wird das gegenwärtige Solltastverhältnis DM mit einem Korrekturkoeffizienten kleiner als "1" multipliziert, und das berechnete Ergebnis wird als neues Solltastverhältnis DM hergenommen.
Gemäß dieser Ausführung ist der Korrekturkoeffizient als "0,9^k3" definiert, und der Anfangswert des Exponenten k3 ist auf "5" gesetzt. Dementsprechend wird im Anfangszustand ein Wert, der das 0,59 fache (0,9⁵) des gegenwärtigen Solltastverhältnisses beträgt, als Solltastverhältnis DM genommen. Im Ergebnis wird, wie in 7 gezeigt, ein Drehmoment unmittelbar nach dem Hochschalten zum "dritten Gang" auf den gleichen Pegel gesenkt, wie den eines Drehmoments im "zweiten Gang" mit dem Ergebnis, dass es möglich ist, ein gewünschtes Schaltgefühl zu erhalten.
In Schritt S205 wird bestimmt, ob der Exponent k3 "0" ist oder nicht. Da der Exponent k3 im Anfangszustand "5" ist, geht der Prozess zu Schritt S207 weiter, worin der Exponent k3 um "1" dekrementiert wird.
Danach werden die oben beschriebenen Schritte wiederholt, um den Wert des Exponenten k3 allmählich zu reduzieren, um hierdurch das Solltastverhältnis DM allmählich zu reduzieren. Dementsprechend wird, wie in 7 gezeigt, eine Selbstfahrkraft des Antriebsmotors M bei der Gangschaltfahrzeuggeschwindigkeit Vch 23 rasch reduziert und dann allmählich erhöht, so dass sie zum ursprünglichen Solltastverhältnis DM zurückkehrt, um hierdurch ein der Gangstufe entsprechendes richtiges Drehmoment zu erhalten.
Ähnlich wird, wie in 8 gezeigt, auch in dem Fall, wo die Fahrzeuggeschwindigkeit V während der Fahrt im "zweiten Gang" durch die Gangschaltfahrzeuggeschwindigkeit Vch12 absinkt, so dass zum "ersten Gang" geschaltet wird, das Solltastverhältnis DM derart reduziert, dass ein Drehmoment unmittelbar nach dem Herunterschalten zum "ersten Gang" auf den gleichen Pegel reduziert wird wie jenen eines Drehmoments im "zweiten Gang", und dann wird das Solltastverhältnis DM allmählich erhöht, so dass es zum ursprünglichen Solltastverhältnis DM zurückkehrt, um hierdurch ein gewünschtes Schaltgefühl zu erhalten.
Da andererseits beim Hochschalten vom "ersten Gang" zum "zweiten Gang", wie in 9 gezeigt, bei der Gangschaltfahrzeuggeschwindigkeit Vch12 ein Drehmoment im "zweiten Gang" kleiner ist als ein Drehmoment im "ersten Gang", wird in Schritt S201 bestimmt, dass das Drehmoment nach dem Gangschalten reduziert wird, und der Prozess geht zu Schritt S208 weiter, worin bestimmt wird, ob die gegenwärtige Fahrzeuggeschwindigkeit V eine vorbestimmte Gangschaltfahrzeuggeschwindigkeit Vch12 erreicht.
Wenn bestimmt wird, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit die Gangschaltfahrzeuggeschwindigkeit Vch12 nicht erreicht, geht der Prozess zu Schritt S209 weiter, worin das gegenwärtige Solltastverhältnis DM mit einem Korrekturkoeffizienten kleiner als "1" multipliziert wird, und das berechnete Ergebnis wird als neues Solltastverhältnis DM hergenommen.
In dieser Ausführung ist der Korrekturkoeffizient als "0,9^k4" definiert, und der Anfangswert des Exponenten k4 wird auf "1" gesetzt. Dementsprechend wird im Anfangszustand ein Wert, der das 0,9 fache des gegenwärtigen Solltastverhältnisses DM beträgt, als Solltastverhältnis genommen. In Schritt S210 wird der Exponent k4 um "1" inkrementiert.
Danach werden die oben beschriebenen Schritte wiederholt, bis in Schritt S208 bestimmt wird, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit V die Gangschaltfahrzeuggeschwindigkeit Vch12 erreicht, wodurch das Solltastverhältnis DM gemäß dem Wert des Exponenten k4 allmählich reduziert wird. Dementsprechend wird, wie in 9 gezeigt, das Drehmoment allmählich reduziert.
Wenn in Schritt S208 bestimmt wird, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit V die Gangschaltfahrzeuggeschwindigkeit Vch12 erreicht, geht der Prozess zu Schritt S211 weiter, worin der Gangschaltaktuator zum Gangschalten angetrieben wird. Da hierbei gemäß dieser Ausführung ein Drehmoment im "ersten Gang" auf den gleichen Pegel wie jenen eines Drehmoments im "zweiten Gang" reduziert wird, wie in 9 gezeigt, d. h., kein Unterschied im Ausgangsdrehmoment zwischen vor und nach dem Gangschalten vorliegt, ist es möglich, ein gewünschtes Schaltgefühl zu erhalten. In Schritt S212 wird der Exponent k4 auf "1" gesetzt, um hierdurch die in 5 gezeigte Routine der "Gangschaltsteuerung" abzuschließen.
In der obigen Beschreibung wird, um beim Gangschalten das Schaltgefühl zu verbessern, das Kraftverhältnis eines dem Antriebsmotor zugeführten Strom derart korrigiert, dass Drehmomente zweier benachbarter Gangstufen vor und nach dem Gangschalten im Wesentlichen aneinander angepasst werden, wobei aber die vorliegende Erfindung darauf nicht beschränkt ist. Zum Beispiel kann, wie in den 10 und 11 gezeigt, die Gangschaltfahrzeuggeschwindigkeit Vch, typischerweise Vch12 oder Vch23 auf eine Geschwindigkeit, in der Drehmomentkurven zweier benachbarter Gangstufen vor und nach dem Gangschalten einander schneiden, oder in die Nachbarschaft der Geschwindigkeit gesetzt werden. Mit dieser Konfiguration ist es auch möglich, das Schaltgefühl beim Gangschalten zu verbessern.
Wieder in Bezug auf 3 wird in Schritt S23 eine Routine der "Motorleistungsbegrenzungssteuerung" ausgeführt, um einen heftigen Betrieb des Antriebsmotors zu verhindern. Die "Motorleistungsbegrenzungssteuerung" wird nachfolgend in Bezug auf ein in 6 gezeigtes Flussdiagramm beschrieben.
In Schritt S231 wird auf der Basis des vom Stromsensor 27 erfassten Motortreiberstroms M und des gegenwärtigen Solltastverhältnisses DM die gegenwärtige Leistung Pout des Antriebsmotors M berechnet. In Schritt S232 wird die gegenwärtige Leistung Pout des Antriebsmotors M mit einer spezifischen Maximalleistung Pmax verglichen. Die Maximalleistung Pmax wird bevorzugt auf einen Wert gesetzt, der etwa das Zweifache des Nennmaximums des Antriebsmotors M beträgt, und wird in dieser Ausführung auf einen Wert gesetzt, der das 1,5 fache des Nennmaximums beträgt.
Wenn hier in Schritt S232 bestimmt wird, dass die gegenwärtige Leistung Pout gleich oder größer als die Maximalleistung Pmax ist, geht der Prozess zu Schritt S233 weiter, worin das Solltastverhältnis DM auf einen spezifischen Maximalwert Dmax gesetzt wird. In Schritt S234 wird die vom Temperatursensor 24 erfasste Temperatur TM des Antriebsmotors M mit einer Referenztemperatur Tref verglichen. In dieser Ausführung ist die Referenztemperatur Tref auf 90°C gesetzt.
Wenn hier die Temperatur TM die Referenztemperatur Tref ist oder überschreitet, geht der Prozess zu Schritt S235 weiter, worin das gegenwärtige Solltastverhältnis DM mit einem Korrekturkoeffizient kleiner als "1" multipliziert wird, und das berechnete Ergebnis wird als neues Solltastverhältnis DM genommen. In dieser Ausführung ist der Korrekturkoeffizient als "0,5^k5" definiert, und der Anfangswert des Exponenten k5 wird auf "1" gesetzt. Dementsprechend wird ein Wert, der das 0,5 fache des gegenwärtigen Solltastverhältnisses DM beträgt, als Solltastverhältnis DM genommen. In Schritt S236 wird der Exponent k5 um "1" inkrementiert.
Wenn andererseits in Schritt S234 bestimmt wird, dass die Temperatur TM niedriger ist als die Referenztemperatur Tref, geht der Prozess zu Schritt S236 weiter, worin der Exponent k5 auf den Anfangswert "1" gesetzt wird.
Da auf dieser Weise gemäß dieser Ausführung die Leistung des Antriebsmotors M begrenzt wird, und auch wenn die Temperatur des Antriebsmotors M zunimmt, das Solltastverhältnis DM allmählich reduziert wird, ist es möglich, einen heftigen Betrieb des Antriebsmotors M zu verhindern. Da auch die Obergrenze der Leistung des Antriebsmotors M innerhalb eines Bereichs liegt, der das zweifache der Nennleistung des Antriebsmotors M beträgt, ist es möglich, eine Selbstfahrkraft von dem Antriebsmotor M ohne heftigen Betrieb des Antriebsmotors M zu erhalten.
Wieder in Bezug auf 3 wird in Schritt S25 eine Steuerung eines Stroms des Antriebsmotors M auf der Basis des so bestimmten Solltastverhältnisses ausgeführt.
Wenn darüber hinaus in Schritt S16 bestimmt wird, ob einer der Bremsschalter 12 und 14 im EIN-Zustand ist oder nicht, d. h. wenn das Fahrzeug bremst, geht der Prozess zu Schritt S21 weiter. In Schritt S21 wird auf der Basis der Fahrzeuggeschwindigkeit V bestimmt, ob das Fahrzeug fährt oder nicht.
Wenn hier die Fahrzeuggeschwindigkeit V größer als "0" ist, dann wird in Schritt S21 bestimmt, dass das Fahrzeug fährt, und der Prozess geht zu Schritt S22 weiter. In Schritt S22 wird ein Wert, der 20% (oder kann auch 0% sein) des gegenwärtigen Solltastverhältnisses DM beträgt, oder ein Wert, der 20% (oder kann auch 0% sein) des Maximalwerts Dmax des Solltastverhältnisses beträgt, als Solltastverhältnis DM gesetzt, um zu erlauben, dass der Antriebsmotor M eine Antriebskraft erzeugt, die klein genug ist, um einen Zustand beizubringen, in dem auf den Antriebsmotor M scheinbar keine Last ausgeübt wird.
Wenn in Schritt S21 bestimmt wird, dass das Fahrzeug stoppt, geht der Prozess zu Schritt S186 der in 4 gezeigten oben beschriebenen Routine der "Schnellbeschleunigungsvermeidungssteuerung" weiter. Im Ergebnis wird das Solltastverhältnis DM rasch reduziert und dann allmählich erhöht.
Wenn auf diese Weise gemäß dieser Ausführung eine Selbstfahrbetätigung im Stoppzustand des Fahrzeugs bei betätigter Bremse durchgeführt wird und die vom Antriebsmotor zu erzeugende Selbstfahrkraft allmählich auf einen Wert erhöht wird, der einem Selbstfahrbetätigungsbetrag entspricht, ist es möglich, ein "herunterrutschen" des Fahrzeugs beim Anfahren des Fahrzeugs auf einer Steigung zu verhindern.
Wenn in Schritt S17 bestimmt wird, dass das Fahrzeug im nicht aufsitzenden Zustand des Fahrers ist, geht der Prozess zu Schritt S24 weiter. In Schritt S24 wird, damit der Antriebsmotor M eine Selbstfahrkraft erzeugen kann, die für die Handschiebekraft des Fahrzeugs optimal ist, ein Wert, der 20% des gegenwärtigen Solltastverhäitnisses DM beträgt oder ein Wert, der 20% des Maximalwerts Dmax des Solltastverhältnisses beträgt, als neues Solltastverhältnis DM gesetzt.
Da auf diese Weise gemäß dieser Ausführung eine Selbstfahrkraft, die zu einer Gehgeschwindigkeit passt, erzeugt werden kann, indem das Selbstfahrbetätigungseingabemittel (Drosselhebel 16) verwendet wird, um eine normale Selbstfahrkraft zu erzeugen, kann das motorgetriebene Fahrrad in dieser Ausführung eine Selbstfahrfunktion erreichen, die zur Gehgeschwindigkeit passt, ohne eine Mehrzahl von Selbstfahrbetätigungseingabemitteln vorzusehen.
Ferner wird gemäß dieser Ausführung bestimmt, ob im nicht aufsitzenden Zustand des Fahrers eine Selbstfahrbetätigung ausgeführt wird, und es wird eine zur Gehgeschwindigkeit passende Selbstfahrkraft nur dann erzeugt, wenn bestimmt wird, dass die Selbstfahrbetätigung im nicht aufsitzenden Zustand des Fahrers durchgeführt wird, und dementsprechend wird es möglich, eine Unannehmlichkeit zu vermeiden, dass im aufsitzenden Zustand des Fahrers eine Selbstfahrkraft ausgegeben wird, die zu einer Gehgeschwindigkeit passt.
Da beim Hochschalten vom "zweiten Gang" zum "dritten Gang" bei einer Gangschaltfahrzeuggeschwindigkeit Vch23 ein Ausgangsdrehmoment im "dritten Gang" größer ist als ein Ausgangsdrehmoment im "zweiten Gang", wird das Ausgangsdrehmoment nach dem Gangschalten erhöht. Wenn während der Fahrt im "zweiten Gang" die Fahrzeuggeschwindigkeit V die Gangschaltfahrzeuggeschwindigkeit Vch23 erreicht, und es hierdurch Zeit wird, zum "dritten Gang" hochzuschalten, wird ein Gangschaltaktuator zum Gangschalten angetrieben, und ein dem Antriebsmotor zuzuführender Treiberstrom wird reduziert, um das Ausgangsdrehmoment im "dritten Gang" auf das Ausgangsdrehmoment im "zweiten Gang" abzusenken, wodurch die beiden Ausgangsdrehmomente im "dritten Gang" und "zweiten Gang" im Wesentlichen aneinander angepasst werden. Danach wird der dem Antriebsmotor zuzuführende Treiberstrom allmählich erhöht, um ein Ausgangsdrehmoment zu erzeugen, das zum "dritten Gang" gehört.

Claims

Verfahren zum Steuern/Regeln des Schaltens benachbarter Gangstufen (G) in einem motorgetriebenen Fahrrad, das einen Antriebsmotor (M) zum Erzeugen einer Selbstfahrkraft in Antwort auf einen Betätigungsbetrag (θth) eines vom Fahrer betätigten Selbstfahrmittels (16), eine Gangschaltung (19), die zwischen dem Antriebsmotor (M) und einem Antriebsrad (31) angeschlossen ist, und einen Gangschaltaktuator (17) zum Schalten zweier benachbarter Gangstufen der Gangschaltung (19) bei einer vorbestimmten Gangschaltfahrzeuggeschwindigkeit (Vch) enthält, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl für das Hochschalten als auch das Herunterschalten zwischen zwei benachbarten Gangstufen (G) die Gangschaltfahrzeuggeschwindigkeit (Vch) auf eine Geschwindigkeit gesetzt wird, bei der Fahrzeuggeschwindigkeits-Drehmomentkurven der zwei benachbarten Gangstufen (G) einander schneiden.
Verfahren nach Anspruch 1, worin der Gangschaltaktuator (17) zwei benachbarte der Gangstufen (G) der Gangschaltung (19) in Antwort auf eine Fahrzeuggeschwindigkeit (V) schaltet.