JP2001122185A - 電動補助機能付車両の制御方法および装置 - Google Patents
電動補助機能付車両の制御方法および装置Info
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- 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
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- B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
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- 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
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- Sustainable Energy (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 人力駆動系と電動駆動系とを並列に設け、予
め記憶した補助率特性に基づいて人力駆動力に対応して
電力駆動力を制御する電動補助機能付車両の制御方法に
おいて、電気駆動力（モータの駆動力）を高車速域で減
少させて車両に適した車速を保った走行を可能にし、ま
た電池の無駄な消耗を防止するとともに、急激に車速を
増加させて運転するような場合でも、車体に不快な振動
を与えることなく快適な走行を可能にする。 【解決手段】 補助率特性を設定車速で折曲する高速漸
減特性とする一方、車速が設定車速以上にある時には、
電力駆動力の制御変動幅を補助率特性に従った制御変動
幅よりも小さくなるように補正する。制御装置はマイク
ロコンピュータで構成し、このコンピュータの所定の演
算処理サイクル時間ごとに求める電流指令値の変動幅が
一定値以下になるように電流指令値を補正することがで
きる。
め記憶した補助率特性に基づいて人力駆動力に対応して
電力駆動力を制御する電動補助機能付車両の制御方法に
おいて、電気駆動力（モータの駆動力）を高車速域で減
少させて車両に適した車速を保った走行を可能にし、ま
た電池の無駄な消耗を防止するとともに、急激に車速を
増加させて運転するような場合でも、車体に不快な振動
を与えることなく快適な走行を可能にする。 【解決手段】 補助率特性を設定車速で折曲する高速漸
減特性とする一方、車速が設定車速以上にある時には、
電力駆動力の制御変動幅を補助率特性に従った制御変動
幅よりも小さくなるように補正する。制御装置はマイク
ロコンピュータで構成し、このコンピュータの所定の演
算処理サイクル時間ごとに求める電流指令値の変動幅が
一定値以下になるように電流指令値を補正することがで
きる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、予め記憶した補
助率特性に基づいて人力駆動力に対する電力駆動力を制
御する電動補助機能付車両に適用する制御方法および装
置に関するものである。
助率特性に基づいて人力駆動力に対する電力駆動力を制
御する電動補助機能付車両に適用する制御方法および装
置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】踏力（人力駆動力）を検出し、この踏力
の大きさに応じて電動モータの駆動力（電力駆動力）を
制御する電動補助機能付自転車において、踏力に対する
電動モータの出力比（補助率、アシスト比）を、車速の
増加に対して高車速域で漸減させて前記電動モータを駆
動制御する制御方式（高車速域でのアシスト比漸減処理
方式）が公知である（特許第２６２３４１９号）。
の大きさに応じて電動モータの駆動力（電力駆動力）を
制御する電動補助機能付自転車において、踏力に対する
電動モータの出力比（補助率、アシスト比）を、車速の
増加に対して高車速域で漸減させて前記電動モータを駆
動制御する制御方式（高車速域でのアシスト比漸減処理
方式）が公知である（特許第２６２３４１９号）。
【０００３】この方式は、高速走行時では、不必要なモ
ータ駆動力を与えることを防ぎ、自転車として過大な車
速とならないようにするために、アシスト比を車速の増
加に対して漸減して制限を与えるものである。すなわ
ち、設定車速未満ではアシスト比を一定とし、この設定
車速以上ではアシスト比を直線的に減少させる補助率特
性（アシスト比特性）を予めメモリしておき、マイクロ
コンピュータの演算処理サイクルごとにモータ駆動力を
演算しながら、モータ駆動力を制御するものである。ま
た、このようにアシスト比を高車速域で漸減することに
より、電池の無駄な消耗を防ぐ効果もある。
ータ駆動力を与えることを防ぎ、自転車として過大な車
速とならないようにするために、アシスト比を車速の増
加に対して漸減して制限を与えるものである。すなわ
ち、設定車速未満ではアシスト比を一定とし、この設定
車速以上ではアシスト比を直線的に減少させる補助率特
性（アシスト比特性）を予めメモリしておき、マイクロ
コンピュータの演算処理サイクルごとにモータ駆動力を
演算しながら、モータ駆動力を制御するものである。ま
た、このようにアシスト比を高車速域で漸減することに
より、電池の無駄な消耗を防ぐ効果もある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年この種
の電動補助機能付自転車は軽快かつ快適な自転車とする
ために軽量化、高性能化、高機能化の開発が盛んに行わ
れている。このような状況の中、上記従来の車速に対す
るアシスト比の漸減処理を実施したとき、次のような問
題が懸念される。
の電動補助機能付自転車は軽快かつ快適な自転車とする
ために軽量化、高性能化、高機能化の開発が盛んに行わ
れている。このような状況の中、上記従来の車速に対す
るアシスト比の漸減処理を実施したとき、次のような問
題が懸念される。
【０００５】モータの小型、高性能化の実現により、モ
ータ自体のイナーシャが小さくなり、駆動制御装置から
出力される電流指令値に対する応答性が良くなる。この
結果、踏力を急増させて急激に車速が増加するような運
転を行うと、下記の〜の現象を繰り返し、車体に不
快な振動が起きることがあり得る。
ータ自体のイナーシャが小さくなり、駆動制御装置から
出力される電流指令値に対する応答性が良くなる。この
結果、踏力を急増させて急激に車速が増加するような運
転を行うと、下記の〜の現象を繰り返し、車体に不
快な振動が起きることがあり得る。
【０００６】すなわち、 車速があがりアシスト比漸減領域になり電流指令値が
下がる。 電流指令値が下がるため、負荷が重くなり車速が下が
る。 車速が下がることにより、アシスト比漸減領域から外
れ、アシスト比が元に戻り電流指令値が増加する。 電流指令値の増加に伴い車速があがる。 車速があがってアシスト比漸減領域に達するための
現象が起こる。
下がる。 電流指令値が下がるため、負荷が重くなり車速が下が
る。 車速が下がることにより、アシスト比漸減領域から外
れ、アシスト比が元に戻り電流指令値が増加する。 電流指令値の増加に伴い車速があがる。 車速があがってアシスト比漸減領域に達するための
現象が起こる。
【０００７】この発明はこのような事情に鑑みなされた
ものであり、電気駆動力（モータの駆動力）を高車速域
で減少させて車両（自転車）に適した車速を保った走行
を可能にし、また電池の無駄な消耗を防止するととも
に、急激に車速を増加させて運転するような場合でも、
車体に不快な振動を与えることのない快適な電動補助機
能付車両の制御方法を提供することを第１の目的とす
る。またこの方法の実施に直接使用する電動補助機能付
車両の制御装置を提供することを第２の目的とする。
ものであり、電気駆動力（モータの駆動力）を高車速域
で減少させて車両（自転車）に適した車速を保った走行
を可能にし、また電池の無駄な消耗を防止するととも
に、急激に車速を増加させて運転するような場合でも、
車体に不快な振動を与えることのない快適な電動補助機
能付車両の制御方法を提供することを第１の目的とす
る。またこの方法の実施に直接使用する電動補助機能付
車両の制御装置を提供することを第２の目的とする。
【０００８】
【発明の構成】この発明によれば第１の目的は、人力駆
動系と電動駆動系とを並列に設け、予め記憶した補助率
特性に基づいて人力駆動力に対応して電力駆動力を制御
する電動補助機能付車両の制御方法において、前記補助
率特性を設定車速で折曲する高速漸減特性とする一方、
車速が前記設定車速以上にある時には、電力駆動力の制
御変動幅を補助率特性に従った制御変動幅よりも小さく
なるように補正することを特徴とする電動補助機能付車
両の制御方法、により達成される。
動系と電動駆動系とを並列に設け、予め記憶した補助率
特性に基づいて人力駆動力に対応して電力駆動力を制御
する電動補助機能付車両の制御方法において、前記補助
率特性を設定車速で折曲する高速漸減特性とする一方、
車速が前記設定車速以上にある時には、電力駆動力の制
御変動幅を補助率特性に従った制御変動幅よりも小さく
なるように補正することを特徴とする電動補助機能付車
両の制御方法、により達成される。
【０００９】補助率特性（アシスト比特性）は、設定車
速（例えば１５ｋｍ／ｈ）未満では補助率を一定（例え
ば１．０）とし、この設定車速以上では補助率を直線的
に減少させて他の設定車速（例えば２４ｋｍ／ｈ）で補
助率が０になるようなものが使用できる。制御装置はマ
イクロコンピュータで構成し、電力駆動力はこのコンピ
ュータの所定の演算処理サイクル時間ごとに求める電流
指令値の変動幅が一定値以下になるように電流指令値を
補正することにより前記目的は達成できる。
速（例えば１５ｋｍ／ｈ）未満では補助率を一定（例え
ば１．０）とし、この設定車速以上では補助率を直線的
に減少させて他の設定車速（例えば２４ｋｍ／ｈ）で補
助率が０になるようなものが使用できる。制御装置はマ
イクロコンピュータで構成し、電力駆動力はこのコンピ
ュータの所定の演算処理サイクル時間ごとに求める電流
指令値の変動幅が一定値以下になるように電流指令値を
補正することにより前記目的は達成できる。
【００１０】この場合に、演算処理サイクルごとの電流
指令値の変動幅が一定値以下になるように制御するのに
代えて、補助率（アシスト比）や人力駆動力の少なくと
も一方を補正することによっても、同様な効果が得られ
る。
指令値の変動幅が一定値以下になるように制御するのに
代えて、補助率（アシスト比）や人力駆動力の少なくと
も一方を補正することによっても、同様な効果が得られ
る。
【００１１】第２の目的は、人力駆動系と電力駆動系と
を並列に設け、予め記憶した補助率特性に基づいて人力
駆動力に対応して電力駆動力を制御する電動補助機能付
車両の制御装置において、前記補助率特性が折曲する設
定車速にある時に電力駆動力の制御変動幅を補助率特性
に従った制御変動幅よりも小さくなるように補正する補
正部を備えることを特徴とする電動補助機能付車両の制
御装置、により達成される。
を並列に設け、予め記憶した補助率特性に基づいて人力
駆動力に対応して電力駆動力を制御する電動補助機能付
車両の制御装置において、前記補助率特性が折曲する設
定車速にある時に電力駆動力の制御変動幅を補助率特性
に従った制御変動幅よりも小さくなるように補正する補
正部を備えることを特徴とする電動補助機能付車両の制
御装置、により達成される。
【００１２】
【実施態様】図１は本発明を電動補助自転車に適用した
場合の動力伝達系統を示す図、図２はモータの制御装置
の説明図、図３はインバータの構成を説明する図、図４
は制御装置の構成を説明するブロック図、図５は補助率
（アシスト比）特性図、図６は演算処理の動作流れ図で
ある。
場合の動力伝達系統を示す図、図２はモータの制御装置
の説明図、図３はインバータの構成を説明する図、図４
は制御装置の構成を説明するブロック図、図５は補助率
（アシスト比）特性図、図６は演算処理の動作流れ図で
ある。
【００１３】図１において、運転者の踏力は、ペダル
（図示せず）により駆動されるクランク軸１と一方向ク
ラッチ２とを介して合力軸３に伝えられる。また３相直
流無整流子モータ４の出力は、減速部５および一方向ク
ラッチ６を介して合力軸３に伝えられる。合力軸３の回
転はフリーホイールクラッチ７を介して駆動輪である後
輪８に伝えられる。
（図示せず）により駆動されるクランク軸１と一方向ク
ラッチ２とを介して合力軸３に伝えられる。また３相直
流無整流子モータ４の出力は、減速部５および一方向ク
ラッチ６を介して合力軸３に伝えられる。合力軸３の回
転はフリーホイールクラッチ７を介して駆動輪である後
輪８に伝えられる。
【００１４】人力駆動系はクランク軸１から後輪８に至
る伝動系であり、電動駆動系はモータ４から後輪８に至
る伝動系である。人力駆動系の駆動力すなわち踏力ＴP
は一方向クラッチ２と合力軸３の間から踏力センサ９に
より検出される。
る伝動系であり、電動駆動系はモータ４から後輪８に至
る伝動系である。人力駆動系の駆動力すなわち踏力ＴP
は一方向クラッチ２と合力軸３の間から踏力センサ９に
より検出される。
【００１５】１０はモータ４の制御装置である。この制
御装置１０は踏力センサ９が検出する踏力ＴPと、車速
センサ１１が検出する車速ＶSPとに基づいてモータ４の
出力トルクＴMすなわちモータ電流を制御する。１２は
電池などの直流電源である。ここに車速センサ１１は、
後輪８や前輪（図示せず）や駆動系の回転部分などの回
転速度を検出するセンサ（図示せず）で形成することが
できる。また車速センサ１１は、モータ４の電機子コイ
ルに誘起される逆起電圧により回転速度を検出する回路
で構成したり、後記する推定部１７で検出する回転速度
ｖと減速比とを用いて計算により求めるもので構成する
こともできる。
御装置１０は踏力センサ９が検出する踏力ＴPと、車速
センサ１１が検出する車速ＶSPとに基づいてモータ４の
出力トルクＴMすなわちモータ電流を制御する。１２は
電池などの直流電源である。ここに車速センサ１１は、
後輪８や前輪（図示せず）や駆動系の回転部分などの回
転速度を検出するセンサ（図示せず）で形成することが
できる。また車速センサ１１は、モータ４の電機子コイ
ルに誘起される逆起電圧により回転速度を検出する回路
で構成したり、後記する推定部１７で検出する回転速度
ｖと減速比とを用いて計算により求めるもので構成する
こともできる。
【００１６】この制御装置１０は図２，４に示すように
インバータ部１３とゲート駆動部１４と演算処理部１５
とを有する。インバータ部１３は図３に示すように公知
の３相ブリッジ回路で構成される。すなわちＭＯＳ−Ｆ
ＥＴやバイポーラトランジスタなどのスイッチング素子
Ｑ1〜Ｑ6を２個ずつ直列接続した各組を電源１２に並列
接続する一方、各組のスイッチング素子Ｑ1とＱ2、Ｑ3
とＱ4、Ｑ5とＱ6の間をモータ４の各相の電機子コイル
に接続したものである。ゲート駆動部１４はスイッチン
グ素子Ｑ1〜Ｑ6を選択的にオン・オフするためのゲート
信号を各スイッチング素子Ｑ1〜Ｑ6のゲートに送る。
インバータ部１３とゲート駆動部１４と演算処理部１５
とを有する。インバータ部１３は図３に示すように公知
の３相ブリッジ回路で構成される。すなわちＭＯＳ−Ｆ
ＥＴやバイポーラトランジスタなどのスイッチング素子
Ｑ1〜Ｑ6を２個ずつ直列接続した各組を電源１２に並列
接続する一方、各組のスイッチング素子Ｑ1とＱ2、Ｑ3
とＱ4、Ｑ5とＱ6の間をモータ４の各相の電機子コイル
に接続したものである。ゲート駆動部１４はスイッチン
グ素子Ｑ1〜Ｑ6を選択的にオン・オフするためのゲート
信号を各スイッチング素子Ｑ1〜Ｑ6のゲートに送る。
【００１７】演算処理部１５は図４に示すように構成さ
れ、マイクロコンピュータ（MicroProcessor Unit ,MP
U）や種々のメモリなどによって構成される。この実施
態様では、モータ４の回転子（ロータ）Ｒの回転角θと
回転速度ｖとに基づいて、電機子（ステータ）ＳＴに供
給する電機子電流ｉU、ｉV、ｉWの大きさと位相とを示
す電流指令値ｉ*を計算で求める。すなわちベクトル制
御を行うものである。
れ、マイクロコンピュータ（MicroProcessor Unit ,MP
U）や種々のメモリなどによって構成される。この実施
態様では、モータ４の回転子（ロータ）Ｒの回転角θと
回転速度ｖとに基づいて、電機子（ステータ）ＳＴに供
給する電機子電流ｉU、ｉV、ｉWの大きさと位相とを示
す電流指令値ｉ*を計算で求める。すなわちベクトル制
御を行うものである。
【００１８】回転子Ｒの回転角θと速度ｖは、電機子Ｓ
Ｔの３つの相についてそれぞれ設けた回転位置検出器と
してのホールＩＣ１６（１６Ｕ、１６Ｖ、１６Ｗ）が出
力する位置信号Ｐ（ＰU、ＰV、ＰW）に基づいて、推定
部１７で推定する。すなわちホールＩＣ１６は電気角で
６０°ごとに設けられ、回転子Ｒが６０°回転する度に
いずれかの位置信号Ｐがオン・オフ変化する。
Ｔの３つの相についてそれぞれ設けた回転位置検出器と
してのホールＩＣ１６（１６Ｕ、１６Ｖ、１６Ｗ）が出
力する位置信号Ｐ（ＰU、ＰV、ＰW）に基づいて、推定
部１７で推定する。すなわちホールＩＣ１６は電気角で
６０°ごとに設けられ、回転子Ｒが６０°回転する度に
いずれかの位置信号Ｐがオン・オフ変化する。
【００１９】推定部１７では、この位置信号Ｐの変化か
ら回転子Ｒが電気角６０°回ったことを検出し、位置信
号Ｐが変化せずに一定に保たれる時間間隔から回転速度
ｖを検出する。またこの回転速度ｖを用いて位置信号Ｐ
が変化しない時間間隔内における回転角θを演算により
求める。この結果回転子Ｒの回転中における回転角θを
高い分解能で求めることができる。
ら回転子Ｒが電気角６０°回ったことを検出し、位置信
号Ｐが変化せずに一定に保たれる時間間隔から回転速度
ｖを検出する。またこの回転速度ｖを用いて位置信号Ｐ
が変化しない時間間隔内における回転角θを演算により
求める。この結果回転子Ｒの回転中における回転角θを
高い分解能で求めることができる。
【００２０】この推定部１７で求めた回転角θと回転速
度ｖの推定値は電流計算部１８に入力される。この電流
計算部１８は目標トルク演算部１９で求めたトルク目標
値Ｔ Mと、回転角θおよび回転速度ｖとに基づいて、電
流指令値ｉ*の大きさと位相とを計算する。
度ｖの推定値は電流計算部１８に入力される。この電流
計算部１８は目標トルク演算部１９で求めたトルク目標
値Ｔ Mと、回転角θおよび回転速度ｖとに基づいて、電
流指令値ｉ*の大きさと位相とを計算する。
【００２１】目標トルク演算部１９は、車速ＶSPと踏力
ＴPとに基づいて目標とするモータトルクＴMを求める。
すなわち図５に示すように、設定車速（１５ｋｍ／ｈ）
未満の車速ＶSPに対しては補助率（アシスト比）η（＝
ＴM／ＴP）を１．０とし、この設定車速（１５ｋｍ／
ｈ）以上の高速域では車速ＶSPの増加に伴って補助率η
が直線的に漸減する補助率特性に従って、モータトルク
ＴMの目標値をＴM＝Ｔ P・ηとして求める。なおこの補
助率ηは他の設定車速（２４ｋｍ／ｈ）で０になる。
ＴPとに基づいて目標とするモータトルクＴMを求める。
すなわち図５に示すように、設定車速（１５ｋｍ／ｈ）
未満の車速ＶSPに対しては補助率（アシスト比）η（＝
ＴM／ＴP）を１．０とし、この設定車速（１５ｋｍ／
ｈ）以上の高速域では車速ＶSPの増加に伴って補助率η
が直線的に漸減する補助率特性に従って、モータトルク
ＴMの目標値をＴM＝Ｔ P・ηとして求める。なおこの補
助率ηは他の設定車速（２４ｋｍ／ｈ）で０になる。
【００２２】このモータ４ではトルクＴMは実際の電機
子電流ｉR（ｉU、ｉV、ｉW）に対応する。電流計算部１
８はこの目標トルク値ＴMを発生させるために必要とな
る電機子電流ｉRの大きさと位相とをベクトル計算によ
り求め、電流指令値ｉ*として出力する。
子電流ｉR（ｉU、ｉV、ｉW）に対応する。電流計算部１
８はこの目標トルク値ＴMを発生させるために必要とな
る電機子電流ｉRの大きさと位相とをベクトル計算によ
り求め、電流指令値ｉ*として出力する。
【００２３】なおこの電流指令値ｉ*は、実際にはＵ、
Ｖ、Ｗの各相に対して別々に出力される。すなわち電流
計算部１８は、メモリ２０に記憶した正弦波パターンデ
ータを用いて各相の互いに電気角で１２０°位相がずれ
た電流指令値ｉ*（ｉ* U、ｉ* V、ｉ* W）を出力する。各
相の電流指令値ｉ*は目標トルク値ＴMの大きさによって
振幅が変化する正弦波であり、その振幅と位相は回転角
θと回転速度ｖと回転部の慣性などに基づいて演算され
たものである。
Ｖ、Ｗの各相に対して別々に出力される。すなわち電流
計算部１８は、メモリ２０に記憶した正弦波パターンデ
ータを用いて各相の互いに電気角で１２０°位相がずれ
た電流指令値ｉ*（ｉ* U、ｉ* V、ｉ* W）を出力する。各
相の電流指令値ｉ*は目標トルク値ＴMの大きさによって
振幅が変化する正弦波であり、その振幅と位相は回転角
θと回転速度ｖと回転部の慣性などに基づいて演算され
たものである。
【００２４】この実施態様では、この電流指令値ｉ*が
補正部２１において補正される。すなわち車速ＶSPが設
定車速ＶL（１５ｋｍ／ｈ）以上では、コンピュータの
演算処理サイクルごとに求めるモータ駆動力（すなわち
電流指令値ｉ*）の変動幅が、図５の補助率特性に従っ
て求めたモータ駆動力の変動幅よりも小さくなるように
補正する。
補正部２１において補正される。すなわち車速ＶSPが設
定車速ＶL（１５ｋｍ／ｈ）以上では、コンピュータの
演算処理サイクルごとに求めるモータ駆動力（すなわち
電流指令値ｉ*）の変動幅が、図５の補助率特性に従っ
て求めたモータ駆動力の変動幅よりも小さくなるように
補正する。
【００２５】例えば直前の電流指令値ｉ*（前回）と現
在の電流指令値ｉ*（今回）とを比較して、その差Δｉ*
（＝ｉ*（前回）−ｉ*（今回））が一定値ｉ0よりも大
きければ、ｉ*（今回）を（ｉ（前回）−ｉ0）に置きか
える。差Δｉ*が一定値ｉ0より小さければ、ｉ*（今
回）をそのまま今回の電流指令値として用いる。
在の電流指令値ｉ*（今回）とを比較して、その差Δｉ*
（＝ｉ*（前回）−ｉ*（今回））が一定値ｉ0よりも大
きければ、ｉ*（今回）を（ｉ（前回）−ｉ0）に置きか
える。差Δｉ*が一定値ｉ0より小さければ、ｉ*（今
回）をそのまま今回の電流指令値として用いる。
【００２６】補正部２１で補正された電流指令値ｉ*は
減算器２２で、電機子ＳＴの実際の電流値ｉRとの差
（ｉ*−ｉR）が各相ごとに別々に求められる。この電流
値ｉRは、電機子ＳＴのＵＶ相巻線の電流（ｉU、ｉV）
をホールＣＴ（Current Transformer、変流器）（Ｃ
ＴU、ＣＴV）などで検出し、Ｗ相の電流を計算で求める
ことができる。この差（ｉ*−ｉR）は電機子電流誤差信
号となり、電流制御部２３に入力される。電流制御部２
３ではインバータ１３のゲートを駆動するゲート駆動信
号が作られ、ゲート駆動部１４に送られる。この結果モ
ータ４が目標トルク値ＴMを発生し、このモータ出力ＴM
と踏力ＴPとによって自転車は走行することができる。
減算器２２で、電機子ＳＴの実際の電流値ｉRとの差
（ｉ*−ｉR）が各相ごとに別々に求められる。この電流
値ｉRは、電機子ＳＴのＵＶ相巻線の電流（ｉU、ｉV）
をホールＣＴ（Current Transformer、変流器）（Ｃ
ＴU、ＣＴV）などで検出し、Ｗ相の電流を計算で求める
ことができる。この差（ｉ*−ｉR）は電機子電流誤差信
号となり、電流制御部２３に入力される。電流制御部２
３ではインバータ１３のゲートを駆動するゲート駆動信
号が作られ、ゲート駆動部１４に送られる。この結果モ
ータ４が目標トルク値ＴMを発生し、このモータ出力ＴM
と踏力ＴPとによって自転車は走行することができる。
【００２７】以上の動作をまとめると図６に示すように
なる。目標トルク演算部１９は踏力ＴPと車速ＶSPを読
込み（ステップＳ１００）、車速ＶSPに対応するモータ
補助率ηを求め（ステップＳ１０２）、モータに必要な
トルクＴMをＴM＝ＴP・ηにより求める（ステップＳ１
０４）。一方推定部１７ではこの目標トルク演算部１９
の演算に並行して、ホールＩＣ１６が出力する位置信号
Ｐに基づいて回転角θと回転速度ｖの推定値を求める。
なる。目標トルク演算部１９は踏力ＴPと車速ＶSPを読
込み（ステップＳ１００）、車速ＶSPに対応するモータ
補助率ηを求め（ステップＳ１０２）、モータに必要な
トルクＴMをＴM＝ＴP・ηにより求める（ステップＳ１
０４）。一方推定部１７ではこの目標トルク演算部１９
の演算に並行して、ホールＩＣ１６が出力する位置信号
Ｐに基づいて回転角θと回転速度ｖの推定値を求める。
【００２８】この回転角θは電流計算部１８に入力さ
れ、ここでこの回転角θに基づいた正弦波パターンをメ
モリ２０から読出しつつ、電流指令値ｉ*を計算し、こ
れをＩ*とする（ステップＳ１０６）。補正部２１では
車速ＶSPを設定車速ＶL（１５ｋｍ／ｈ）と比較し（ス
テップＳ１０８）、ＶSP≧ＶLになると、前回の演算処
理サイクルで求めた電流指令値ｉ*（前回）から一定値
ｉ0を減算することにより仮電流指令値ｉ**を求める
（ステップＳ１１０）。
れ、ここでこの回転角θに基づいた正弦波パターンをメ
モリ２０から読出しつつ、電流指令値ｉ*を計算し、こ
れをＩ*とする（ステップＳ１０６）。補正部２１では
車速ＶSPを設定車速ＶL（１５ｋｍ／ｈ）と比較し（ス
テップＳ１０８）、ＶSP≧ＶLになると、前回の演算処
理サイクルで求めた電流指令値ｉ*（前回）から一定値
ｉ0を減算することにより仮電流指令値ｉ**を求める
（ステップＳ１１０）。
【００２９】この仮電流指令値ｉ**がｉ*（今回）（＝
Ｉ*）よりも小さければ、電流指令値ｉ*の変動幅が一定
値ｉ0よりも大きいことになる（ステップＳ１１２）。
従ってこの時には電流指令値ｉ*（今回）をこの仮電流
指令値ｉ**に置き換える（ステップＳ１１４）。またス
テップＳ１０８でＶSP＜ＶLの時と、ステップＳ１１２
でｉ*（今回）（＝Ｉ*）＜ｉ**の時には変動幅がｉ0以
内であるから、現在の電流指令値ｉ*（今回）（＝Ｉ*）
をそのまま用いる（ステップＳ１１６）。
Ｉ*）よりも小さければ、電流指令値ｉ*の変動幅が一定
値ｉ0よりも大きいことになる（ステップＳ１１２）。
従ってこの時には電流指令値ｉ*（今回）をこの仮電流
指令値ｉ**に置き換える（ステップＳ１１４）。またス
テップＳ１０８でＶSP＜ＶLの時と、ステップＳ１１２
でｉ*（今回）（＝Ｉ*）＜ｉ**の時には変動幅がｉ0以
内であるから、現在の電流指令値ｉ*（今回）（＝Ｉ*）
をそのまま用いる（ステップＳ１１６）。
【００３０】減算器２１ではこの電流指令値ｉ*と実際
の電流値ｉRとの差（ｉ*−ｉR）が求められ、電流制御
部２２はこの電流誤差信号を０にするようにゲート駆動
部１４を介してインバータ部１３をＰＷＭ制御するもの
である（ステップＳ１１８）。以上の動作は図５で矢印
Ａで示す破線の動作に対応する。
の電流値ｉRとの差（ｉ*−ｉR）が求められ、電流制御
部２２はこの電流誤差信号を０にするようにゲート駆動
部１４を介してインバータ部１３をＰＷＭ制御するもの
である（ステップＳ１１８）。以上の動作は図５で矢印
Ａで示す破線の動作に対応する。
【００３１】
【他の実施態様】図７は他の実施態様の動作流れ図であ
る。この実施態様は、前記図５に示した実施態様で電流
指令値ｉ*を補正するのに代えて、モータの目標トルク
ＴMを補正するものである。
る。この実施態様は、前記図５に示した実施態様で電流
指令値ｉ*を補正するのに代えて、モータの目標トルク
ＴMを補正するものである。
【００３２】すなわち図６のステップＳ１０６で電流指
令値ｉ*を求める前に、車速ＶSPを設定車速ＶLと比較し
（ステップＳ１０８）、ＶSP≧ＶLなら仮目標トルクＴM
*をＴM *＝ＴM−Ｔ0（ただしＴ0は一定値）により求める
（ステップＳ１５０）。そしてこれを今回の演算サイク
ルで求めた目標トルクＴM（今回）と比較し（ステップ
Ｓ１５２）、ＴM（今回）＞ＴM *なら目標トルクＴMの変
動幅が大きすぎると判定して、仮目標トルクＴM *を今回
の目標トルクＴM（今回）と置き換える（ステップＳ１
５４）。
令値ｉ*を求める前に、車速ＶSPを設定車速ＶLと比較し
（ステップＳ１０８）、ＶSP≧ＶLなら仮目標トルクＴM
*をＴM *＝ＴM−Ｔ0（ただしＴ0は一定値）により求める
（ステップＳ１５０）。そしてこれを今回の演算サイク
ルで求めた目標トルクＴM（今回）と比較し（ステップ
Ｓ１５２）、ＴM（今回）＞ＴM *なら目標トルクＴMの変
動幅が大きすぎると判定して、仮目標トルクＴM *を今回
の目標トルクＴM（今回）と置き換える（ステップＳ１
５４）。
【００３３】車速ＶSPが設定車速ＶL以下か、今回の目
標トルクの変動幅が少ない時（ステップＳ１５２）に
は、今回の目標トルクＴM（今回）をそのまま用いる
（ステップＳ１５６）。そしてこのようにして決めた補
正後の目標トルクＴM（今回）を用いて電流指令値ｉ*を
計算し（ステップＳ１５８）、ＰＷＭ制御を行う（ステ
ップＳ１６０）。この実施態様の場合には補正部２１Ａ
を目標トルク演算部１９と電流計算部１８との間に設け
ればよい。なおＴM＝ＴP・ηであるからＴMに代えてＴP
やηを補正しても同様な効果が得られる。
標トルクの変動幅が少ない時（ステップＳ１５２）に
は、今回の目標トルクＴM（今回）をそのまま用いる
（ステップＳ１５６）。そしてこのようにして決めた補
正後の目標トルクＴM（今回）を用いて電流指令値ｉ*を
計算し（ステップＳ１５８）、ＰＷＭ制御を行う（ステ
ップＳ１６０）。この実施態様の場合には補正部２１Ａ
を目標トルク演算部１９と電流計算部１８との間に設け
ればよい。なおＴM＝ＴP・ηであるからＴMに代えてＴP
やηを補正しても同様な効果が得られる。
【００３４】
【他の実施態様】図８は他の実施態様の動作流れ図であ
る。この実施態様は、電流指令値ｉ*やモータ目標トル
クＴMを補正するのに代えて、目標トルク演算部１８に
入力される踏力ＴPの大きさを補正するものである。
る。この実施態様は、電流指令値ｉ*やモータ目標トル
クＴMを補正するのに代えて、目標トルク演算部１８に
入力される踏力ＴPの大きさを補正するものである。
【００３５】すなわち車速ＶSPが設定車速ＶLより大と
なった時に（ステップＳ１０８）、前回の演算サイクル
で求めた踏力ＴP（前回）に一定値Ｔ0を加算することに
よって仮踏力ＴP *を、ＴP *＝ＴP（前回）−ＴＰＯによ
り求める（ステップＳ１８０）。ＴP（今回）がこの仮
踏力ＴP *より大きければ、踏力ＴPの変動幅が大きすぎ
ると判定する（ステップＳ１８２）。この時には今回の
踏力ＴP（今回）を仮踏力ＴP *で置き換える（ステップ
Ｓ１８４）。車速ＶSPが設定車速ＴL以下であるか（ス
テップＳ１０８）、踏力ＴP（今回）の変動幅が小さけ
れば（ステップＳ１８２）、この踏力ＴP（今回）をそ
のまま用いる（ステップＳ１８６）。
なった時に（ステップＳ１０８）、前回の演算サイクル
で求めた踏力ＴP（前回）に一定値Ｔ0を加算することに
よって仮踏力ＴP *を、ＴP *＝ＴP（前回）−ＴＰＯによ
り求める（ステップＳ１８０）。ＴP（今回）がこの仮
踏力ＴP *より大きければ、踏力ＴPの変動幅が大きすぎ
ると判定する（ステップＳ１８２）。この時には今回の
踏力ＴP（今回）を仮踏力ＴP *で置き換える（ステップ
Ｓ１８４）。車速ＶSPが設定車速ＴL以下であるか（ス
テップＳ１０８）、踏力ＴP（今回）の変動幅が小さけ
れば（ステップＳ１８２）、この踏力ＴP（今回）をそ
のまま用いる（ステップＳ１８６）。
【００３６】このようにして求めた補正後の踏力Ｔ
P（今回）に基づいて目標トルク演算部１８はモータの
目標トルクＴMを演算し（ステップＳ１８８）、電流計
算部１８は電流指令値ｉ*を求め（ステップＳ１９
０）、ＰＷＭ制御を行う（ステップＳ１９２）。この実
施態様の場合には、補正部２１Ｂは目標トルク演算部１
９に入力される踏力の入力回路に設ければよい。
P（今回）に基づいて目標トルク演算部１８はモータの
目標トルクＴMを演算し（ステップＳ１８８）、電流計
算部１８は電流指令値ｉ*を求め（ステップＳ１９
０）、ＰＷＭ制御を行う（ステップＳ１９２）。この実
施態様の場合には、補正部２１Ｂは目標トルク演算部１
９に入力される踏力の入力回路に設ければよい。
【００３７】
【発明の効果】本発明は以上のように、高速で電気駆動
力による補助を漸減させるから、自転車などに適した車
速を保って走行することができ、また電池の無駄な消耗
を防ぐことができる。
力による補助を漸減させるから、自転車などに適した車
速を保って走行することができ、また電池の無駄な消耗
を防ぐことができる。
【００３８】また補助率特性が設定車速で折曲する高速
漸減特性である場合に、設定車速以上での電気駆動力の
変動幅を制限するようにしたから、この設定車速付近で
急激に車速を変化させるような運転をしても車体に不快
な振動が発生しなくなる。このため乗り心地が向上す
る。請求項５の発明によれば請求項１の方法の実施に直
接使用する装置が得られる。
漸減特性である場合に、設定車速以上での電気駆動力の
変動幅を制限するようにしたから、この設定車速付近で
急激に車速を変化させるような運転をしても車体に不快
な振動が発生しなくなる。このため乗り心地が向上す
る。請求項５の発明によれば請求項１の方法の実施に直
接使用する装置が得られる。
【図１】本発明の電動補助自転車に適用した動力伝達系
統を示す図
統を示す図
【図２】モータの制御装置の説明図
【図３】インバータを示す図
【図４】制御装置の構成を示す図
【図５】補助率ηの特性図
【図６】演算処理の動作流れ図
【図７】他の実施態様における演算処理の動作流れ図
【図８】他の実施態様における演算処理の動作流れ図
１ クランク軸 ４ ３相直流無整流子モータ ８ 後輪（駆動輪） １０ 制御装置 １３ インバータ部 １４ ゲート駆動部 １５ 演算処理部 １８ 電流計算部 １９ 目標トルク演算部 ２１、２１Ａ、２１Ｂ 補正部 ｉR（ｉU、ｉV、ｉW） 電機子電流 Ｐ（ＰU、ＰV、ＰW） 位置信号 θ 回転角度 ＶSP 車速 ＶL 設定車速 ｉO、ＴO、ＴＰＯ 一定値
Claims (5)
- 【請求項１】 人力駆動系と電動駆動系とを並列に設
け、予め記憶した補助率特性に基づいて人力駆動力に対
応して電力駆動力を制御する電動補助機能付車両の制御
方法において、 前記補助率特性を設定車速で折曲する高速漸減特性とす
る一方、車速が前記設定車速以上にある時には、電力駆
動力の制御変動幅を補助率特性に従った制御変動幅より
も小さくなるように補正することを特徴とする電動補助
機能付車両の制御方法。 - 【請求項２】 補助率特性は、設定車速未満では補助率
が一定で前記設定車速以上では補助率が直線的に漸減す
る請求項１の電動補助機能付車両の制御方法。 - 【請求項３】 電力駆動力はコンピュータで構成される
制御装置の所定演算処理サイクル時間毎に制御され、前
記サイクル時間毎に求める電動駆動系の電流指令値の変
動幅が一定値以下になるように電流指令値を補正する請
求項１または２の電動補助機能付車両の制御方法。 - 【請求項４】 請求項３において、電流指令値に代えて
補助率および人力駆動力の少なくとも一方を補正する電
動補助機能付車両の制御方法。 - 【請求項５】 人力駆動系と電力駆動系とを並列に設
け、予め記憶した補助率特性に基づいて人力駆動力に対
応して電力駆動力を制御する電動補助機能付車両の制御
装置において、 前記補助率特性が折曲する設定車速以上にある時に電力
駆動力の制御変動幅を補助率特性に従った制御変動幅よ
りも小さくなるように補正する補正部を備えることを特
徴とする電動補助機能付車両の制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30303199A JP2001122185A (ja) | 1999-10-25 | 1999-10-25 | 電動補助機能付車両の制御方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30303199A JP2001122185A (ja) | 1999-10-25 | 1999-10-25 | 電動補助機能付車両の制御方法および装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001122185A true JP2001122185A (ja) | 2001-05-08 |
Family
ID=17916109
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30303199A Pending JP2001122185A (ja) | 1999-10-25 | 1999-10-25 | 電動補助機能付車両の制御方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001122185A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102848933A (zh) * | 2012-09-24 | 2013-01-02 | 三一重机有限公司 | 一种防止溜坡的电驱动矿车坡道起步方法 |
-
1999
- 1999-10-25 JP JP30303199A patent/JP2001122185A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102848933A (zh) * | 2012-09-24 | 2013-01-02 | 三一重机有限公司 | 一种防止溜坡的电驱动矿车坡道起步方法 |
| CN102848933B (zh) * | 2012-09-24 | 2015-04-08 | 三一重机有限公司 | 一种防止溜坡的电驱动矿车坡道起步方法 |
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