JP2002264882A

JP2002264882A - 電動アシスト自転車のアシスト力制御方法

Info

Publication number: JP2002264882A
Application number: JP2001061153A
Authority: JP
Inventors: Tamotsu Iwasaki; 保岩崎; Katsuya Shigematsu; 克也重松; Michio Takahashi; 道夫高橋
Original assignee: Mitsuba Corp
Current assignee: Mitsuba Corp
Priority date: 2001-03-06
Filing date: 2001-03-06
Publication date: 2002-09-18

Abstract

(57)【要約】【課題】電動アシスト自転車における停止状態から発
進する際のアシスト開始時における唐突感を防止する。【解決手段】停止状態から発進する場合にペダル踏力
がしきい値Ｔｄを越えるまではアシスト制御が無しの状
態にし、しきい値を越えたら通常走行時の高レベルに対
して低レベルの駆動デューティ比増加量にて、モータ制
御用の駆動デューティ比を漸増させるアシスト制御を行
う。【効果】走行停止状態におけるアシスト休止状態から
発進する際に、ペダル踏力がしきい値を越えてからアシ
スト力を漸増させることから、アシスト開始時に急に大
きなアシスト力が発生することによる唐突感が生じるこ
とを防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ペダル踏力を補助
するアシスト力を電動機により発生させるようにした電
動アシスト自転車のアシスト力制御方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、自転車走行時のペダルをこぐ力で
あるペダル踏力を検出し、そのペダル踏力の大きさに応
じたアシスト力を電動機により発生して、ペダルをこぐ
力を軽減するようにした電動アシスト自転車がある。そ
の場合に、常にペダル踏力の検出値に応じてアシスト力
を発生させるようにすると、例えば停止時にペダルに足
を掛けた状態でもアシスト力を発生させてしまい、その
場合には無駄な電力を消費してしまって省電力化のため
に好ましくなく、また発進し易くなるため停止状態が安
定しないなどの問題がある。

【０００３】そのような問題を解消するために、停止状
態から発進する場合にはペダル踏力が所定のしきい値以
上になったらアシスト力を開始することが考えられる。
例えば図５に示されるように、ペダル踏力に対してアシ
スト開始しきい値Ｔｄを高く設定しておき、そのしきい
値Ｔｄをペダル踏力が越えるまでは、アシスト力を０に
するように制御する。そして、ペダル踏力がしきい値Ｔ
ｄを越えたら通常走行時のペダル踏力に応じたアシスト
力を出力する制御を行い、その後は、時々刻々変化する
ペダル踏力から算出されたアシスト力を発生させるよう
にしている。なお、アシストを終了してから一定時間経
過後のアシスト開始も上記と同じとみなす。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、停止時
にペダルに足を掛けた状態における無駄な電力消費を防
止することができるものの、ペダル踏力がしきい値Ｔｄ
を越えた際にその時のペダル踏力に応じて算出された大
きなアシスト力が発生し、そのアシスト開始時にはペダ
ル反力が急に弱くなるため、ペダルをこいでいる途中に
唐突感が生じるという問題がある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決し
て、電動アシスト自転車における停止状態から発進する
際のアシスト開始時における唐突感を防止することを実
現するために、本発明に於いては、ペダル踏力を検出
し、アシスト力を必要とする場合にはモータにより前記
ペダル踏力に応じてアシスト力を発生させるようにした
電動アシスト自転車のアシスト力制御方法であって、前
記アシスト力を、アシスト休止状態から発生させる場合
には前記ペダル踏力がしきい値を越えてから発生させか
つ当該発生時のペダル踏力に応じたアシスト力よりも小
さな値から漸増させるものとした。

【０００６】これによれば、走行停止状態におけるアシ
スト休止状態から発進する際に、ペダル踏力がしきい値
を越えてからその時のペダル踏力に応じたアシスト力よ
りも小さな値からアシスト力を漸増させながら発生させ
ることから、アシスト開始時に急に大きなアシスト力が
発生することによる唐突感が生じることを防止すること
ができる。

【０００７】また、前記アシスト力を漸増させる制御
を、前記漸増するアシスト力が前記ペダル踏力に応じた
アシスト力に達するまで行うことによれば、アシスト開
始後に漸増するアシスト力がペダル踏力に応じたアシス
ト力に達したら通常走行時のアシスト制御に切り換える
ことができ、アシスト力漸増制御状態から通常走行時の
ペダル踏力に応じたアシスト力発生制御状態への移行を
円滑に行うことができる。

【０００８】また、前記アシスト力をデューティ比制御
すると共に、前記ペダル踏力に応じてアシスト力を発生
させる場合のデューティ比増加量に対して前記アシスト
力を漸増させる場合のデューティ比増加量を低くするこ
とによれば、アシスト力漸増制御をデューティ比制御に
より容易に行うことができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下に添付の図面に示された具体
例に基づいて本発明の実施の形態について詳細に説明す
る。

【００１０】図１は、本発明が適用された電動アシスト
自転車の概略的な制御ブロック図である。図１に示され
るように、本電動アシスト自転車にあっては、後輪１を
チェーン駆動するクランクシャフト２に例えばトルクセ
ンサ３が設けられており、そのトルクセンサ３により、
ペダル４を踏むことによりクランクシャフト２に発生す
るトルクを検出する。

【００１１】上記トルクセンサ３により検出されたトル
ク検出値を制御部５内のペダル踏力算出部５ａに入力し
ている。制御部５内には、さらにアシスト力設定部５ｂ
とモータ駆動部５ｃとが設けられている。ペダル踏力算
出部５ａでは入力トルク検出値をペダル踏力に換算し、
そのペダル踏力値をアシスト力設定部５ｂに出力する。
アシスト力設定部５ｂでは、入力ペダル踏力値に応じた
アシスト力をデューティ比として算出し、そのデューテ
ィ信号をモータ駆動部５ｃに出力する。

【００１２】そして、モータ駆動部５ｃによりモータ６
が駆動制御されて、上記アシスト力が発生し得るように
なっており、クランクシャフト２にモータ６によるアシ
スト力が発生するようになっている。

【００１３】なお、上記したようにクランクシャフト２
に設けたトルクセンサ３によりトルクを検出するように
したが、ペダル２ａに荷重センサを設けて、直接的にペ
ダル踏力を検出するようにしても良い。また、トルクを
ペダル踏力に換算したが、トルクをそのまま用いてデュ
ーティ比を算出するようにしても良い。

【００１４】このようにして構成された電動アシスト自
転車における制御要領について図２を参照して以下に示
す。

【００１５】アシスト休止状態である停止状態またはア
シスト終了後の一定時間経過状態から発進する場合に
は、ペダル踏力が予め設定されたアシスト開始しきい値
Ｔｄを越えるまではアシスト制御を行わない状態であ
り、駆動デューティ比を０とする。このようにすること
により、従来例で述べたように停止時にペダル４に足を
掛けた状態でもアシスト力が発生することによりバッテ
リ充電量が早く消費されてしまう、ことを防止すること
ができる。

【００１６】発進後、ペダル踏力がしきい値Ｔｄを越え
たらアシスト制御を開始し、低駆動デューティ比増加量
に基づいて駆動デューティ比を算出する。したがって、
駆動デューティ比は０から漸増し、この駆動デューティ
比に基づいてモータ６が駆動され、０から漸増するアシ
スト力が発生する。この時、図２に示されるように駆動
デューティ比増加量は、通常走行時の高レベルに対して
低レベルに設定されている。これにより、ペダル踏力が
しきい値Ｔｄを越えた時のペダル踏力に対応した通常走
行時に算出される大きなアシスト力は発生せず、図２に
示されるように低レベルに設定された駆動デューティ比
増加量により、駆動デューティ比が漸増していくことに
なる。

【００１７】そして、通常走行時における高レベルで算
出した場合のペダル踏力に応じたアシスト力発生の駆動
デューティ比に達したら、駆動デューティ比増加量を高
レベルに切り換え、その後、通常走行時のアシスト制御
を行う。また、アシスト開始時から所定時間Ｃｌ経過後
に駆動デューティ比増加量を高レベルに切り換えるよう
にしても良い。

【００１８】このようにすることにより、停止状態から
発進する場合に、ペダル踏力がしきい値Ｔｄを越えるま
ではペダル踏力のみで加速し、ペダル踏力がしきい値Ｔ
ｄを越えた後にアシスト制御を開始し、そのアシスト開
始時にはアシスト力に相当する駆動デューティ比を漸増
することから、アシスト開始時の唐突感を無くすことが
できる。そして、ペダル踏力が０になり、その状態が所
定のリセット時間Ｃｒ継続したらアシスト制御をリセッ
トする。

【００１９】また、本発明にあっては、上記した駆動デ
ューティ比増加量の高低レベル分けによる制御に限られ
るものではなく、別の制御要領を、図３を参照して以下
に示す。図３では、実際のペダル踏力Ｔｐを実線で示
し、駆動デューティ比算出用トルクＴｍ(n)を想像線で
示している。本制御例では、制御タイミング毎に、前回
の駆動デューティ比算出用トルクＴｍ(n-1)に駆動デュ
ーティ比増加分Ｔｕ(n-1)を加算する。この駆動デュー
ティ比増加分Ｔｕ(n-1)は、制御タイミング毎に例えば
一定値Ｔｕを加算して求める（Ｔｕ(n-1)＝（ｎ−１）
Ｔｕ）ものであって良く、この場合には時間経過に伴っ
て増大する。なお、例えば高レベル設定時の駆動デュー
ティ比算出用トルクに相当する上限値を定めておくと良
い。

【００２０】まず、ペダル踏力Ｔｐがしきい値Ｔｄを越
えたらアシスト制御を開始するが、この開始時の駆動デ
ューティ比算出用トルクＴｍ(1)は０である。次の制御
タイミングでは前回の駆動デューティ比算出用トルクＴ
ｍ(1)（＝０）に駆動デューティ比増加分Ｔｕ(1)（＝Ｔ
ｕ）を加算してその時の駆動デューティ比算出用トルク
Ｔｍ(2)を算出する。そして、制御タイミング毎に、前
回の制御タイミングの駆動デューティ比算出用トルクＴ
ｍ(n-1)に駆動デューティ比増加分Ｔｕ(n-1)が加算され
ていくため、図３に示されるように駆動デューティ比算
出用トルクＴｍ(n)が時間経過に伴って増大する。

【００２１】本制御例では、ペダル踏力Ｔｐと駆動デュ
ーティ比算出用トルクＴｍ(n)とを比較し、小さい方の
値を駆動デューティ比算出用トルクＴｍ(n)として、そ
の値に基づいてアシスト力Ｔａを算出する。図３では、
ｎ＝６の制御タイミングまでは、駆動デューティ比算出
用トルクＴｍ(n)に基づいてアシスト力（駆動デューテ
ィ比）を算出し、ｎ＝７の制御タイミングで駆動デュー
ティ比算出用トルクＴｍ(7)がペダル踏力Ｔｐよりも大
きくなるため、その制御タイミングではペダル踏力Ｔｐ
に基づいてアシスト力を算出する。なお、図３における
ｎ＝７の制御タイミング以降にあっては、前回の駆動デ
ューティ比算出用トルクＴｍ(n-1)が常にペダル踏力Ｔ
ｐになり、その値に上限値となっている駆動デューティ
比増加分Ｔｕ(n-1)を加算することから、常にペダル踏
力Ｔｐに基づいてアシスト力を算出することになる。こ
れは、通常走行時の高レベル駆動デューティ比増加量に
よるアシスト制御と同等である。

【００２２】なお、登坂路などにおいてペダル４を強く
踏む場合には大きなアシスト力を必要とするため、例え
ば図４に示されるように停止状態から所定の登坂等監視
時間Ｃｓを設定しておき、その監視時間Ｃｓ内にペダル
踏力がしきい値Ｔｄを越えたら駆動デューティ比の増加
量を通常走行時と同じ高レベルに設定する。これによ
り、発進時でも速やかに大きなアシスト力を発生させる
ことができ、走行状態に応じた適切なアシスト制御を行
うことができる。

【００２３】また、ペダル踏力が０になったら、上記し
たようにリセット時間Ｃｒを計時開始するが、そのタイ
ムアップまでは駆動デューティ比を高レベルに保持して
おく。そして、図４の右側に示されるようにタイムアッ
プ前にペダル踏力が発生し始めたら、そのまま高レベル
の駆動デューティ比にてアシスト制御を行う。これによ
り、完全な停止ではなく走行中に一時的にペダル踏力が
０になったような場合には大きなアシスト力を継続して
期待することになり、そのような場合に好適に対処し得
る。

【００２４】

【発明の効果】このように本発明によれば、走行停止状
態におけるアシスト休止状態から発進する際に、ペダル
踏力がしきい値を越えてからアシスト力を漸増させるこ
とから、アシスト開始時に急に大きなアシスト力が発生
することによる唐突感が生じることを防止することがで
きる。

【００２５】また、アシスト開始直後のアシスト力漸増
制御によるアシスト力がペダル踏力に応じたアシスト力
に達したら通常走行時のアシスト制御に切り換えること
により、アシスト力漸増制御状態から通常走行時アシス
ト制御状態への移行を円滑に行うことができる。さら
に、アシスト力をデューティ比制御すると共に、アシス
ト開始後においてはデューティ比を低くすることによれ
ば、アシスト力漸増制御をデューティ比制御により容易
に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用された電動アシスト自転車の概略
的な制御ブロック図。

【図２】アシスト制御要領を示すタイムチャート。

【図３】発進時におけるペダル踏力及び駆動デューティ
比算出用トルクを示す図。

【図４】アシスト制御要領を示す他の例を示すタイムチ
ャート。

【図５】従来のアシスト制御要領を示すタイムチャー
ト。

【符号の説明】

１後輪２クランクシャフト３トルクセンサ４ペダル５制御部５ａペダル踏力算出部、５ｂアシスト力設定部、５
ｃモータ駆動部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ペダル踏力を検出し、アシスト力を必要
とする場合にはモータにより前記ペダル踏力に応じてア
シスト力を発生させるようにした電動アシスト自転車の
アシスト力制御方法であって、前記アシスト力を、アシスト休止状態から発生させる場
合には前記ペダル踏力がしきい値を越えてから発生させ
かつ当該発生時のペダル踏力に応じたアシスト力よりも
小さな値から漸増させることを特徴とする電動アシスト
自転車のアシスト力制御方法。
【請求項２】前記アシスト力を漸増させる制御を、前
記漸増するアシスト力が前記ペダル踏力に応じたアシス
ト力に達するまで行うことを特徴とする請求項１に記載
の電動アシスト自転車のアシスト力制御方法。
【請求項３】前記アシスト力をデューティ比制御する
と共に、前記ペダル踏力に応じてアシスト力を発生させ
る場合のデューティ比増加量に対して前記アシスト力を
漸増させる場合のデューティ比増加量を低くすることを
特徴とする請求項１若しくは請求項２に記載の電動アシ
スト自転車のアシスト力制御方法。