JP2014195367A - Electric vehicle - Google Patents

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JP2014195367A JP2013070739A JP2013070739A JP2014195367A JP 2014195367 A JP2014195367 A JP 2014195367A JP 2013070739 A JP2013070739 A JP 2013070739A JP 2013070739 A JP2013070739 A JP 2013070739A JP 2014195367 A JP2014195367 A JP 2014195367A
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Ryoichi Yamanouchi
良一 山之内
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electric vehicle in which a brake wire required for a brake operation mechanism is omitted.SOLUTION: The electric vehicle determines whether the vehicle is in a travel state or in a stand-by state based on vehicle speed. When the vehicle is in the stand-by state, a drive motor M is locked during brake operation, and when in the travel state, reverse torque whose output value is determined according to a brake operation amount is outputted from the drive motor M. When the brake operation is not detected, brake control is not performed.

Description

この発明は、電動車両に係り、詳しくは、運転者が漕ぐペダルの回転数を駆動指令として走行する電動車両に関するものである。   The present invention relates to an electric vehicle, and more particularly, to an electric vehicle that travels using a rotational speed of a pedal that a driver rides as a drive command.

従来、自転車に代表されるように、入力軸に接続されたクランクのペダルを左右の足で漕ぐことによって、チェーンを介して駆動車輪に駆動力を伝えて前進する車両が存在する。また、このような機械的な動力伝達機構に加えて、電動モータで駆動力を補強するアシスト自転車が提案されている。
一方、これに対して、下記特許文献の通り、機械的な伝達機構を持たず、ペダルによる入力装置と、駆動輪を駆動させる駆動装置が電気的に接続されている自転車が提案されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as represented by a bicycle, there is a vehicle that moves forward by transmitting driving force to a driving wheel via a chain by stroking a crank pedal connected to an input shaft with left and right feet. In addition to such a mechanical power transmission mechanism, an assist bicycle that reinforces the driving force with an electric motor has been proposed.
On the other hand, as described in the following patent document, there is proposed a bicycle that does not have a mechanical transmission mechanism and is electrically connected to an input device using a pedal and a drive device that drives a drive wheel.

特開2001−114184号公報JP 2001-114184 A 特開2010−120599号公報JP 2010-120599 A

上記従来の電動自転車では、加速時においては、ペダルはアクセルとして利用され、ペダルの回転量に応じた出力が駆動輪から出力される。
ところで、自転車については、旅行先や出張先などの移動先においても自転車を利用したい、といった要請がある。このような用途のために、車体の一部の分解や折り畳みによって、コンパクトに縮小できる構造の自転車が提案されている。上記従来例として挙げられている電動車両は、動力伝達機構が無い為、コンパクト化を実現するための設計の範囲広がり、コンパクト化を図るためには有利な構造ではある。しかしながら、自転車の制動装置については、以下のような問題が残る。上記先行技術文献を含む従来の構成では、制動はブレーキレバーと制動装置とを繋ぐブレーキワイヤーによって操作量が伝達され、ブレーキ操作が行われる。
In the conventional electric bicycle, at the time of acceleration, the pedal is used as an accelerator, and an output corresponding to the amount of rotation of the pedal is output from the drive wheel.
By the way, with respect to bicycles, there is a demand for using bicycles at destinations such as travel destinations and business trip destinations. For such applications, a bicycle having a structure that can be compactly reduced by disassembling or folding a part of the vehicle body has been proposed. Since the electric vehicle cited as the conventional example does not have a power transmission mechanism, the design range for realizing compactness is widened, and the electric vehicle has an advantageous structure for achieving compactness. However, the following problems remain in the bicycle braking device. In the conventional configuration including the above-described prior art documents, the operation amount is transmitted by the brake wire connecting the brake lever and the braking device, and the brake operation is performed.

しかし、このブレーキワイヤーは、コンパクト化のために車両を分解・折り畳み等する場合の障害となるため、分解・折り畳み作業の際、ブレーキワイヤーを取り外し、或いは、ブレーキワイヤーを極端な形状に変型させる必要がある。このような操作は、作業の煩雑化や制動装置の故障を招くといった問題があった。更に、ブレーキワイヤーは、外観上見苦しく、運転中に衣服に触れて引っ掛かるなどの問題が発生する懸念もある。
この発明は、ブレーキ操作機構に必要なブレーキワイヤーの省略された電動車両を提供することを目的とするものである。
However, since this brake wire becomes an obstacle when disassembling and folding the vehicle for compactness, it is necessary to remove the brake wire or change the brake wire to an extreme shape when disassembling and folding. There is. Such an operation has a problem in that the work is complicated and the braking device is broken. Furthermore, the brake wire is unsightly in appearance, and there is a concern that problems such as being caught by touching clothes during driving may occur.
An object of the present invention is to provide an electric vehicle in which a brake wire necessary for a brake operation mechanism is omitted.

以上のような問題を解決する本発明は、以下のような構成を有する。
(1)運転者を載せる車体と、
該車体の前後にそれぞれ支持された前輪と後輪とを有する車両であって、
回転軸を中心に回転するクランクと、前記クランク先端部に設けられ、運転者の踏力を受けるペダルとを有するペダル回転部と、
前記前輪又は前記後輪の少なくとも一方を駆動させるモータと、
運転者がブレーキ操作を入力する制動操作手段と、
前記制動操作手段の制動操作を検出する制動検出手段と、
前記車両の車速を検出する車速検出手段と、
前記制動検出手段による制動操作が検出された場合に、前記車速検出手段によって検出された車速に基づいて、前記モータの回転を制御することによって前記車両を制動する制動制御手段を備えた電動車両。
The present invention for solving the above problems has the following configuration.
(1) a vehicle body on which the driver is placed;
A vehicle having front and rear wheels supported respectively on the front and rear of the vehicle body;
A pedal rotating unit having a crank that rotates about a rotation axis, and a pedal that is provided at the tip of the crank and that receives a pedaling force of a driver;
A motor for driving at least one of the front wheel or the rear wheel;
Braking operation means for the driver to input a braking operation;
Braking detection means for detecting a braking operation of the braking operation means;
Vehicle speed detecting means for detecting the vehicle speed of the vehicle;
An electric vehicle provided with a braking control means for braking the vehicle by controlling the rotation of the motor based on the vehicle speed detected by the vehicle speed detecting means when a braking operation by the braking detecting means is detected.

(2)前記制動制御手段は、
前記車速検出手段によって検出された車速に基づいて待機状態か走行状態かを判定する車両状態判定手段と、
前記車両状態判定手段によって待機状態であると判定され、かつ前記制動検出手段によって制動が検出された場合には、前記モータの回転を0とするモータロック手段とを有する上記(1)に記載の電動車両。
(2) The braking control means includes:
Vehicle state determination means for determining whether the vehicle is in a standby state or a running state based on the vehicle speed detected by the vehicle speed detection means;
The motor lock unit according to (1), further including: a motor lock unit that sets the rotation of the motor to 0 when it is determined that the vehicle state determination unit is in a standby state and braking is detected by the brake detection unit. Electric vehicle.

(3)前記制動制御手段は、
更に、前記車両状態判定手段によって走行状態であると判定された場合には、前記モータに逆転方向のトルクを生じさせるモータ逆転手段とを有する上記(2)に記載の電動車両。
(3) The braking control means includes:
The electric vehicle according to (2), further comprising: a motor reverse rotation unit that generates a torque in the reverse rotation direction of the motor when the vehicle state determination unit determines that the vehicle is in a traveling state.

(4)前記車両状態判定手段は、前記車速検出手段によって検出された車速が所定値より小さい場合に待機状態であると判定する上記(2)又は(3)に記載の電動車両。 (4) The electric vehicle according to (2) or (3), wherein the vehicle state determination unit determines that the vehicle is in a standby state when the vehicle speed detected by the vehicle speed detection unit is smaller than a predetermined value.

(5)前記制動検出手段は、ブレーキ操作量を検出するものであり、
前記モータ逆転手段は、前記制動検出手段によって検出されたブレーキ操作量に応じて逆転トルクを決定する上記(4)に記載の電動車両。
(5) The braking detection means detects a brake operation amount,
The electric vehicle according to (4), wherein the motor reverse rotation means determines reverse rotation torque in accordance with a brake operation amount detected by the braking detection means.

請求項1に記載の発明によれば、ブレーキ操作が検出された場合に、車速に応じた制動制御が行われるので、運転者の制動の意図に沿った制動制御を行うことができる。また、ブレーキワイヤーを省略できるので、車両の本体にブレーキワイヤーを付設する必要が無く、審美的に有利であるとともに、運転者の衣服に絡む恐れもなく、より安全な走行操作が可能となる。   According to the first aspect of the present invention, when the brake operation is detected, the braking control according to the vehicle speed is performed, so that it is possible to perform the braking control in accordance with the driver's braking intention. Further, since the brake wire can be omitted, it is not necessary to attach the brake wire to the vehicle body, which is aesthetically advantageous and can be more safely driven without fear of getting involved with the driver's clothes.

請求項2に記載の発明によれば、車両の状態が走行している走行状態か、走行前の待機状態であるか車速に基づいて判断し、待機状態で制動操作が検出された場合にはモータをロックするので、例えば、一般の自転車やアシスト自転車のように、発進時などの待機状態でブレーキレバーを握り込み、車両を停止状態に維持させる操作を再現することができる。   According to the second aspect of the present invention, it is determined based on the vehicle speed whether the vehicle is in a traveling state in which the vehicle is traveling or in a standby state before traveling, and when a braking operation is detected in the standby state. Since the motor is locked, for example, a general operation such as a general bicycle or an assist bicycle can be reproduced by holding the brake lever in a standby state such as when starting and maintaining the vehicle in a stopped state.

請求項3に記載の発明によれば、走行状態である場合には、ブレーキ操作の検出によってモータを逆転させることで制動が行われ、一般自転車と同様の制動感覚を、運転者が感じることができる。
請求項4に記載の発明によれば、車速が所定の値を基準にして小さいか否かによって、待機状態か走行状態かを判定するので、容易に待機状態と走行状態との判別ができる。
請求項5に記載の発明によれば、ブレーキ操作量に応じてモータの逆転トルクが決定されるので、ブレーキ操作量に応じた制動力の調整が可能となる。
According to the third aspect of the present invention, in the running state, braking is performed by reversing the motor by detecting the brake operation, and the driver may feel a braking feeling similar to that of a general bicycle. it can.
According to the fourth aspect of the present invention, since it is determined whether the vehicle is in the standby state or the traveling state based on whether the vehicle speed is small with reference to a predetermined value, it is possible to easily distinguish between the standby state and the traveling state.
According to the fifth aspect of the present invention, since the reverse rotation torque of the motor is determined according to the brake operation amount, the braking force can be adjusted according to the brake operation amount.

本発明の電動車両の側面全体図である。1 is an overall side view of an electric vehicle according to the present invention. 本発明の電動車両における電気系統の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the electric system in the electric vehicle of this invention. 本発明の電動車両のモータ制御回路の一部を示すブロック図である。It is a block diagram which shows a part of motor control circuit of the electric vehicle of this invention. 本発明の電動車両のブレーキ制御内容を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the brake control content of the electric vehicle of this invention.

以下、本発明の車両の好適実施形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。図1は、本発明の電動車両1の一実施形態を示すもので、電動自転車の全体斜視図である。車体2は、操作部20と、本体21とを備える。操作部20は、ハンドル22と、ハンドル22の回動軸であるステム221と、前輪23fを備える。本体21は、例えば、1本の基体や、複数の部材を組み合わせたフレームで構成されており、この実施形態では、1つの基体で構成されている。本体21の先端部ヘッドチューブ211には、ハンドル22のステム221が回動自在に支持されており、後端部では、従動輪である後輪23bが支持され、制御ユニットCUとバッテリユニットBUが搭載されている。なお、ハンドル22には、両端のハンドルグリップ部分223にブレーキ操作を入力する制動操作手段としてのブレーキレバー224が設けられている。このブレーキレバー224には、制動するための操作量を検出する制動検出手段としてのブレーキセンサBBSが設けられている。   Hereinafter, preferred embodiments of the vehicle of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows an embodiment of an electric vehicle 1 according to the present invention, and is an overall perspective view of an electric bicycle. The vehicle body 2 includes an operation unit 20 and a main body 21. The operation unit 20 includes a handle 22, a stem 221 that is a rotation shaft of the handle 22, and a front wheel 23f. The main body 21 is composed of, for example, a single base or a frame in which a plurality of members are combined. In this embodiment, the main body 21 is composed of a single base. A stem 221 of the handle 22 is rotatably supported by the front end head tube 211 of the main body 21, and a rear wheel 23 b that is a driven wheel is supported at the rear end, and the control unit CU and the battery unit BU are connected to each other. It is installed. The handle 22 is provided with a brake lever 224 as a braking operation means for inputting a brake operation to the handle grip portions 223 at both ends. The brake lever 224 is provided with a brake sensor BBS as a brake detection means for detecting an operation amount for braking.

一方、本体21の中央部には、支柱24が立設され、支柱24の基端部には発電ユニットGUが設けられている。支柱24の先端部には、サドル241が取り付けられている。ステム下端部にはフロントフォーク222が接続されており、該フロントフォーク222の先端には、駆動輪である前輪23fが設けられている。前輪23fの中心軸部分には駆動モータMが設けられている。この実施形態では、駆動モータはインホイールモータが用いられている。該インホイールモータの出力軸はフロントフォーク222に固定されている。前輪23fは、駆動モータMの駆動によって駆動輪として回転駆動する。駆動モータMには、車速検出手段としての駆動輪回転数センサMRSと駆動モータ電流センサMTSが設けられており、駆動輪回転数センサMRSは、駆動輪の回転数を検出し、駆動モータ電流センサMTSは、駆動モータに流れる電流値を検出する。この電流値によって駆動モータMが出力しているトルクを知ることができる。   On the other hand, a column 24 is erected at the center of the main body 21, and a power generation unit GU is provided at the base end of the column 24. A saddle 241 is attached to the tip of the support column 24. A front fork 222 is connected to the lower end portion of the stem, and a front wheel 23f that is a drive wheel is provided at the front end of the front fork 222. A drive motor M is provided at the central shaft portion of the front wheel 23f. In this embodiment, an in-wheel motor is used as the drive motor. The output shaft of the in-wheel motor is fixed to the front fork 222. The front wheel 23f is rotationally driven as a drive wheel by the drive motor M. The drive motor M is provided with a drive wheel rotational speed sensor MRS and a drive motor current sensor MTS as vehicle speed detecting means. The drive wheel rotational speed sensor MRS detects the rotational speed of the drive wheel, and the drive motor current sensor The MTS detects the current value flowing through the drive motor. The torque output from the drive motor M can be known from this current value.

駆動モータMは、制動時には制動手段として機能し、ブレーキレバー224の操作量や、車速に応じて、ロック状態と逆転トルク出力状態とに切り替わる。   The drive motor M functions as a braking means at the time of braking, and switches between a locked state and a reverse torque output state according to the operation amount of the brake lever 224 and the vehicle speed.

発電ユニットGUの左右両側には、回転軸としての入力軸が突出し、各左右入力軸は、クランク25L、25Rが、それぞれ逆方向に向けて接続されたクランク軸250L(右側のクランク軸250Rは図示されていない)となっている。左右のクランク25L、25Rの先端には、ペダル251L、251Rがそれぞれ回動自在に支持されている。これらクランク軸250L、クランク25L、25R及びペダル251L、251Rによって、ペダル回転部が構成される。   Input shafts as rotating shafts protrude from the left and right sides of the power generation unit GU. Each left and right input shaft has a crank shaft 250L in which cranks 25L and 25R are connected in opposite directions (the right crank shaft 250R is illustrated). Has not been). Pedals 251L and 251R are rotatably supported at the ends of the left and right cranks 25L and 25R, respectively. The crankshaft 250L, the cranks 25L and 25R, and the pedals 251L and 251R constitute a pedal rotating unit.

また、発電ユニットGUは、発電機Gを備え、クランク25L、25Rに加えられた踏力が、入力軸を介して回転トルクとして、発電機Gのロータに伝達される。発電ユニットGUは、入力軸に加わったトルクを発電機Gに伝達する機械的な伝達機構、例えば変速装置などを備えてもよい。発電ユニットGUは、更に、発電機電流センサPTS、トルク検出手段としてのペダル用トルクセンサPTS、ペダル用回転数センサPRSを備えている。ペダル用トルクセンサPTSは、運転者の踏み込みによってペダルから伝えられるトルクを検出するセンサであり、ペダル用回転数センサPRSは、ペダルの回転数を検出する。発電機電流センサPTSは、発電機に流れる電流値を検出する。この電流値は、発電機によってペダルに与えられる抗力を図るものである。   The power generation unit GU includes a power generator G, and the pedaling force applied to the cranks 25L and 25R is transmitted to the rotor of the power generator G as a rotational torque via the input shaft. The power generation unit GU may include a mechanical transmission mechanism that transmits torque applied to the input shaft to the generator G, such as a transmission. The power generation unit GU further includes a generator current sensor PTS, a pedal torque sensor PTS as a torque detection means, and a pedal rotation speed sensor PRS. The pedal torque sensor PTS is a sensor that detects torque transmitted from the pedal when the driver depresses, and the pedal rotation speed sensor PRS detects the rotation speed of the pedal. The generator current sensor PTS detects the value of current flowing through the generator. This current value is intended to provide a drag force applied to the pedal by the generator.

制御ユニットCUは、集積回路及びメモリ等によって構成された車両制御回路ECや、バッテリの放電や充電を制御するバッテリ制御回路BC、発電機制御回路GC、モータ制御回路MCを備えている。制御ユニットCUに隣接して設けられているバッテリユニットBUは、バッテリBTと、バッテリBTから出力される電流値を検出するバッテリ電流センサBIS、バッテリBTから出力される電圧を検出する電圧センサBVSを備えている。バッテリユニットBUは、車体2に対して、機械的及び電気的に着脱自在に設けられており、車体2から取り外した状態で外部電源によって充電可能に構成されている。   The control unit CU includes a vehicle control circuit EC configured by an integrated circuit and a memory, a battery control circuit BC that controls discharging and charging of a battery, a generator control circuit GC, and a motor control circuit MC. The battery unit BU provided adjacent to the control unit CU includes a battery BT, a battery current sensor BIS that detects a current value output from the battery BT, and a voltage sensor BVS that detects a voltage output from the battery BT. I have. The battery unit BU is detachably provided mechanically and electrically with respect to the vehicle body 2 and is configured to be rechargeable by an external power source in a state of being detached from the vehicle body 2.

バッテリBTの電力は、駆動モータMに供給され、駆動モータMの回生時には、回生電力がバッテリBTに供給される。また、バッテリBTの電力は発電機Gによってペダル抗力を発生させる際には、発電機Gに供給され、発電機Gによって発電された電力は、バッテリBTに供給されて蓄積される。駆動モータMと発電機Gは、それぞれ電気エネルギーと機械的な回転エルギーとの間で相互にエネルギー変換を行うアクチュエータであり、駆動モータMは、主として電力を回転トルクに変換するが、回生時には回転トルクを電力に変換する。また、発電機Gは、主として回転トルクを電力に変換するが、ペダルの回転数を制御する場合には、発電機制御回路GCによって電力を回転トルクに変換する場合もある。駆動モータMは、回転数を制御することで制動手段として機能する。   The electric power of the battery BT is supplied to the drive motor M, and the regenerative electric power is supplied to the battery BT when the drive motor M is regenerated. In addition, when the pedal drag is generated by the generator G, the electric power of the battery BT is supplied to the generator G, and the electric power generated by the generator G is supplied to the battery BT and stored. The drive motor M and the generator G are actuators that mutually convert energy between electrical energy and mechanical rotational energy, and the drive motor M mainly converts electric power into rotational torque, but rotates during regeneration. Convert torque to electric power. The generator G mainly converts rotational torque into electric power. However, when controlling the number of rotations of the pedal, the generator control circuit GC may convert electric power into rotational torque. The drive motor M functions as a braking means by controlling the rotation speed.

図2は、本発明の制御系の構成を示すブロック図である。制御系は、車両制御回路EC、バッテリ制御回路BC、発電機制御回路GC、モータ制御回路MCを備え、各車両制御回路ECから他の制御回路へ向けて指示信号が供給される。車両制御回路ECには、各センサから検出値が入力され、入力された値に基づいて、ペダルの回転軸に与える抗力の値、ペダルの目標回転数、目標車速等を決定する。例えば、目標車速は、ペダル用トルクセンサPTSから入力されたペダルトルク値に基づいて決定され、ペダルトルクが検出されない場合には、駆動モータMの出力トルクは零、即ち駆動モータMはフリー回転状態となる。   FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the control system of the present invention. The control system includes a vehicle control circuit EC, a battery control circuit BC, a generator control circuit GC, and a motor control circuit MC, and an instruction signal is supplied from each vehicle control circuit EC to another control circuit. Detection values are input from the sensors to the vehicle control circuit EC, and based on the input values, the value of the drag applied to the rotating shaft of the pedal, the target rotational speed of the pedal, the target vehicle speed, and the like are determined. For example, the target vehicle speed is determined based on the pedal torque value input from the pedal torque sensor PTS, and when the pedal torque is not detected, the output torque of the drive motor M is zero, that is, the drive motor M is in the free rotation state. It becomes.

発電機制御回路GCは、車両制御回路ECからペダル目標回転数の指示に基づいて、実際のペダルの回転数が目標回転数となるよう発電機の回転を制御する。具体的には、発電機の電流を制御することにより発電機のロータの回転に抵抗を与え、ペダルの回転数を制御する。
モータ制御回路MCは、車両制御回路ECから目標車速値の指示に基づいて、実際の車速が目標値となるように、駆動モータMに供給される電力を制御する。また、回生時には、駆動モータから得られる回生電力をバッテリBTへ供給できるようにバッテリ回路を切り換え制御する。また、モータ制御回路MCは、制動操作時には、車両制御回路ECから供給される逆転トルク値に基づいて、該トルクが駆動モータMに発生するように、供給される電力を制御する。
The generator control circuit GC controls the rotation of the generator so that the actual pedal rotation speed becomes the target rotation speed based on the instruction of the pedal target rotation speed from the vehicle control circuit EC. Specifically, by controlling the current of the generator, resistance is given to the rotation of the rotor of the generator, and the rotation speed of the pedal is controlled.
The motor control circuit MC controls the electric power supplied to the drive motor M so that the actual vehicle speed becomes the target value based on the instruction of the target vehicle speed value from the vehicle control circuit EC. Further, during regeneration, the battery circuit is switched and controlled so that regenerative power obtained from the drive motor can be supplied to the battery BT. Further, the motor control circuit MC controls the supplied electric power so that the torque is generated in the drive motor M based on the reverse torque value supplied from the vehicle control circuit EC during the braking operation.

バッテリ制御回路BCは、車両制御回路ECの指示に基づいてモード切り換えを行う。バッテリ制御回路BCは、発電機系統と駆動モータ系統とに分けられ、それぞれについて、駆動モータMに電力を供給するモード、駆動モータMからの回生電力を充電するモード及び発電機Gに電力を供給するモード、発電機Gから発電された電力を充電するモードとの間で、モードの切り換えを行う。   The battery control circuit BC performs mode switching based on an instruction from the vehicle control circuit EC. The battery control circuit BC is divided into a generator system and a drive motor system. For each, a mode for supplying power to the drive motor M, a mode for charging regenerative power from the drive motor M, and a power supply to the generator G are provided. The mode is switched between the mode to perform and the mode to charge the electric power generated from the generator G.

図3は、モータ制御回路MCの一部を示すものである。駆動モータMは直流モータであって、該駆動モータMに供給される電流の向きを切り換える回路図である。供給される電流の向きを変更することによって、駆動モータMは、前進方向に駆動している正転駆動状態と、制動のために正転方向に対して逆回転させられる逆転駆動状態と、回転がロックされるロック状態とに切り換えられる。駆動モータMは、正転駆動状態では車両に前進駆動力を付与する駆動手段として機能し、制動時には、逆転駆動状態又はロック状態に切り替わって、車両に制動力を付与する制動手段として機能する。   FIG. 3 shows a part of the motor control circuit MC. The drive motor M is a DC motor, and is a circuit diagram for switching the direction of the current supplied to the drive motor M. By changing the direction of the supplied current, the drive motor M rotates in the forward drive state in which the drive motor M is driven in the forward direction, and in the reverse drive state in which the drive motor M is rotated in the reverse direction with respect to the forward direction for braking. Is switched to a locked state in which is locked. The drive motor M functions as a driving unit that applies a forward driving force to the vehicle in the forward rotation driving state, and functions as a braking unit that switches to a reverse driving state or a locked state during braking and applies a braking force to the vehicle.

駆動モータMの入力端子プラス極又はマイナス極の一方には、トランジスタからなるスイッチ手段Tr1を介して電源側に、スイッチ手段Tr3を介してアース側に接続され、他方は、スイッチ手段Tr2を介して電源側に、スイッチ手段Tr4を介してアース側に接続されている。そして、スイッチ手段Tr1、Tr4をオン状態とし、スイッチ手段Tr2、Tr3をオフ状態とすることによって、駆動モータMが正転し、スイッチ手段Tr2、Tr3をオン状態とし、スイッチ手段Tr1、Tr4をオフ状態とすることによって駆動モータMが逆転する。また、スイッチ手段Tr3、Tr4をオン状態とし、スイッチ手段Tr1、Tr2をオフ状態とすることによって駆動モータMの回路が閉じられ駆動モータMはロック状態となる。さらに、スイッチ手段Tr1、Tr2、Tr3、Tr4を総てオフとすることで、駆動モータMはトルクゼロとなりフリー回転状態となる。   One of the positive terminal and the negative terminal of the drive motor M is connected to the power supply side through the switch means Tr1 made of a transistor, and to the ground side through the switch means Tr3, and the other is connected to the ground side through the switch means Tr2. The power supply side is connected to the ground side via the switch means Tr4. Then, the switch means Tr1, Tr4 is turned on and the switch means Tr2, Tr3 is turned off, so that the drive motor M is rotated forward, the switch means Tr2, Tr3 is turned on, and the switch means Tr1, Tr4 is turned off. By setting the state, the drive motor M is reversed. Further, by turning on the switch means Tr3 and Tr4 and turning off the switch means Tr1 and Tr2, the circuit of the drive motor M is closed and the drive motor M is locked. Further, by turning off all of the switch means Tr1, Tr2, Tr3, Tr4, the drive motor M becomes zero torque and enters a free rotation state.

以下、図4に示されているフローチャートに基づいて、本発明の電動車両のブレーキ制御処理について説明する。ブレーキセンサBBSからブレーキ操作量SBの供給があったか?判断する(ステップS101)。供給がなかった場合(ステップS101:No)には、ブレーキ操作量が零であり、プレーキ操作が無かった(ブレーキオフ状態)ことを意味するので、ブレーキ制御処理は実行されない。従って、通常走行のために駆動モータMが駆動トルクを出力しているか、又は、駆動モータMがトルクを発生させていない状態でのフリー回転状態が維持される。
ブレーキ操作量の供給があった場合(ステップS101:Yes)には、車速Vを検出する(ステップS103)。その車速Vは、駆動輪回転数センサMRSから供給される駆動輪の回転数に基づいて算出される。このステップS103によって車速検出手段が構成される。
Hereinafter, based on the flowchart shown in FIG. 4, the brake control process of the electric vehicle of the present invention will be described. Was the brake operation amount SB supplied from the brake sensor BBS? Judgment is made (step S101). When there is no supply (step S101: No), it means that the brake operation amount is zero and there is no brake operation (brake off state), so the brake control process is not executed. Accordingly, the free rotation state is maintained in a state where the drive motor M outputs drive torque for normal traveling or the drive motor M does not generate torque.
If the brake operation amount is supplied (step S101: Yes), the vehicle speed V is detected (step S103). The vehicle speed V is calculated based on the rotational speed of the drive wheel supplied from the drive wheel rotational speed sensor MRS. This step S103 constitutes a vehicle speed detecting means.

ステップS103で検出された車速Vが所定値αよりも大きいか否か判断する(ステップS105)。この所定値αは、運転者がペダルに足を載せて走行している走行状態か、車両から運転者が下りている待機状態であるかを判断するための指標として設定される。待機状態としては、例えば、速度が零である停止状態や、運転者が車両を押しながら歩いている状態、サドルに跨っているがペダルに足を掛けずに、足で地面を蹴りながら前進又は後退している状態などか含まれる。このような状態で得られると予想される最高の速度を所定値αとして設定することができる。従って、所定値αよりも車速が小さい場合には、待機状態であると判断できる。なお、所定値αは、ブレーキを掛けて駆動輪がロックされた場合に、車両転倒の恐れのない速度の値に設定されていてもよい。また、車両制御回路ECが、発進時にペダルが漕ぎ始められた時(ペダルトルク又はペダル回転数の入力が開始された時)の車速を記憶しておき、その漕ぎ始め時の車速の値(又はその平均値)を所定値αとしてもよい。或いは、駆動モータMに最小の逆転トルクを発生させた場合に、車両が後退してしまう程の車速の最高値を所定値αとしてもよい。このステップS105によって車両状態判定手段が構成される。   It is determined whether or not the vehicle speed V detected in step S103 is greater than a predetermined value α (step S105). The predetermined value α is set as an index for determining whether the driver is traveling with his / her foot on the pedal or a standby state where the driver is descending from the vehicle. Examples of the standby state include a stop state where the speed is zero, a state where the driver is walking while pushing the vehicle, a straddle that is straddling the pedal, and the vehicle moves forward while kicking the ground with the foot. This includes whether the vehicle is moving backward. The maximum speed expected to be obtained in such a state can be set as the predetermined value α. Therefore, when the vehicle speed is smaller than the predetermined value α, it can be determined that the vehicle is in a standby state. The predetermined value α may be set to a speed value at which there is no fear of the vehicle falling over when the drive wheel is locked by applying a brake. Further, the vehicle control circuit EC stores the vehicle speed when the pedal starts to be started at the time of starting (when the input of the pedal torque or the pedal rotation speed is started), and the vehicle speed value at the start of the row (or The average value) may be a predetermined value α. Alternatively, the maximum value of the vehicle speed at which the vehicle moves backward when the minimum reverse torque is generated in the drive motor M may be set as the predetermined value α. This step S105 constitutes vehicle state determination means.

車速Vが所定値αより小さい場合(ステップS105:No)には、待機状態と判断されるので、このような場合には車速は小さく逆転トルクを発生させるには好ましくなく、車輪をロックさせる制動が要求されると判断できるので、駆動モータMの回転をロックする制御が行われる。スイッチ手段Tr1とTr2がオフ状態とされ(ステップS107)、スイッチ手段Tr3とTr4がオン状態とされる(ステップS109)。このような処理によって、駆動モータMのロックによって駆動輪23fがロックされる。ステップS107とステップS109によってモータロック手段が構成される。ステップS109の後、ブレーキ制御処理は終了される。   When the vehicle speed V is smaller than the predetermined value α (step S105: No), it is determined that the vehicle is in a standby state. In such a case, the vehicle speed is small and is not preferable for generating reverse torque. Therefore, control for locking the rotation of the drive motor M is performed. The switch means Tr1 and Tr2 are turned off (step S107), and the switch means Tr3 and Tr4 are turned on (step S109). By such processing, the drive wheel 23f is locked by the lock of the drive motor M. A motor lock means is comprised by step S107 and step S109. After step S109, the brake control process is terminated.

車速Vが所定値αより大きい場合(ステップS105:Yes)には、走行状態と判断されるので、この場合には大きな制動力が必要と推測でき、駆動モータMには逆転トルクTmを出力させる(ステップS111)。逆転トルクTmは、ブレーキ操作量SBと、ブレーキ操作が検出された時の車速Vの関数によって決定される。例えば、逆転トルク定数を−Aと定めた比例値[Tm=−A*SB*V]として求めることができる。このような逆転トルクを発生させることによって、ブレーキレバー224の握り量に応じた制動力を発揮させることができる。具体的には、ブレーキレバー224を浅く握った(又は、軽く握った)場合(操作量が小さい)には、制動力が小さく、深く握った(又は、強く握った)場合(操作量が大きい)には、制動力が大きくなる。また、車速が小さい時には制動力は小さく、車速が大きい時には制動力が大きくなる。   If the vehicle speed V is greater than the predetermined value α (step S105: Yes), it is determined that the vehicle is in a traveling state. In this case, it can be estimated that a large braking force is necessary, and the drive motor M is caused to output the reverse torque Tm. (Step S111). The reverse torque Tm is determined by a function of the brake operation amount SB and the vehicle speed V when the brake operation is detected. For example, it can be obtained as a proportional value [Tm = −A * SB * V] in which the reverse torque constant is defined as −A. By generating such reverse torque, a braking force corresponding to the grip amount of the brake lever 224 can be exerted. Specifically, when the brake lever 224 is grasped shallowly (or lightly) (the amount of operation is small), the braking force is small, and when deeply grasped (or grasped strongly) (the amount of operation is large). ) Increases the braking force. When the vehicle speed is low, the braking force is small, and when the vehicle speed is high, the braking force is large.

このような逆転トルクTmの算出方法は、上記の方法に限定されない。例えば、運転者の慣性を考慮して、更に運転者の体重を掛け合わせて求めてもよい。即ち、運転者の体重に応じて制動力(逆転トルク)を調整してもよい。
運転者の体重は、加速時に駆動モータMが出力した駆動トルクの値と、その時の車速の変化の度合いから推定することができる。このような運転者の体重の推定処理を、発進加速時に車両制御回路ECで実行しておき、ブレーキ操作が検出された時に、算出した体重を逆転トルクの算出に利用する。このように処理することにより、運転者の体重が大きくなる程、制動力が大きくなるように制動力を制御することができる。
Such a calculation method of the reverse torque Tm is not limited to the above method. For example, in consideration of the driver's inertia, the weight of the driver may be further multiplied. That is, the braking force (reverse torque) may be adjusted according to the weight of the driver.
The weight of the driver can be estimated from the value of the drive torque output by the drive motor M during acceleration and the degree of change in the vehicle speed at that time. Such estimation processing of the driver's weight is executed by the vehicle control circuit EC at the time of start acceleration, and when the brake operation is detected, the calculated weight is used for calculation of the reverse torque. By processing in this way, the braking force can be controlled so that the braking force increases as the weight of the driver increases.

なお、ブレーキセンサBBSが検出する操作量は、レバーの回転量などのレバーの移動量、レバーに加えられた圧力値、レバーの移動速度の内の1又は2つ以上であってもよい。一般自転車のブレーキレバーのブレーキ操作は、ブレーキを握る力によって制動力を調節しているので、レバーに加えられた圧力値に基づいて制動力を決定する制御を行うことで、従来の自転車の操作感覚に一層近づけることができる。ステップS111によってモータ逆転手段が構成される。また、ステップS101〜ステップS111によって制動制御手段が構成される。   The operation amount detected by the brake sensor BBS may be one or more of a lever movement amount such as a lever rotation amount, a pressure value applied to the lever, and a lever movement speed. The brake operation of the brake lever of a general bicycle adjusts the braking force by the force with which the brake is gripped. Therefore, by controlling the brake force based on the pressure value applied to the lever, the operation of a conventional bicycle is controlled. You can get closer to your senses. Step S111 constitutes a motor reverse rotation means. Moreover, a brake control means is comprised by step S101-step S111.

以上の通り、ステップS111の実行の後、ブレーキ制御処理は終了される。なお、ブレーキ操作が検出されなかった場合(ステップS101:No)は、駆動モータMは制動作用を発揮しないので、車速Vが所定値αより小さい場合でも駆動輪23fはロックされない。従って、ブレーキレバー224をブレーキ操作しなければ、待機状態で、運転者が車両を押しながら歩く、サドルに跨った状態でペダルに足を掛けずに、足で地面を蹴りながら前進又は後退する、などの運転操作を一般自転車と同じように行うことができる。   As described above, after the execution of step S111, the brake control process is terminated. If no brake operation is detected (step S101: No), the drive motor M does not exert a braking action, so the drive wheels 23f are not locked even when the vehicle speed V is smaller than the predetermined value α. Therefore, if the brake lever 224 is not operated by a brake, the driver walks while pushing the vehicle in the standby state, does not step on the pedal while straddling the saddle, and moves forward or backward while kicking the ground with the foot. Driving operations such as can be performed in the same way as a general bicycle.

以上の構成によって、自転車を運転する際の、多種多様な状況に応じたブレーキ操作に応じた制御が可能となる。例えば、走行中に減速する目的でブレーキ操作をする場合はステップS105及びステップS111によって、速度に応じた制動が行われる。発進時に車両を固定する目的でブレーキ操作する場合、或いは、発進時において、登り坂で発進する場合や、下り坂で発進する場合などでは、ステップS105、ステップS107、ステップS109によって、車輪がロックされ、車両はブレーキ操作によって停止状態に維持される。つまり、上り坂での発進では、先行文献1とは異なり、ブレーキオンで駆動輪がロックされるので、車両が後退することはない。また、先行文献2の構成とは異なり、下り坂での発進では、加速は加わらないので、運転者が意図する以上の加速が発生することもない。   With the above configuration, it is possible to perform control according to the brake operation according to various situations when driving a bicycle. For example, when a brake operation is performed for the purpose of decelerating during traveling, braking according to the speed is performed in steps S105 and S111. When the brake is operated for the purpose of fixing the vehicle at the start, or when the vehicle starts on an uphill or starts on a downhill, the wheels are locked by Step S105, Step S107, and Step S109. The vehicle is maintained in a stopped state by a brake operation. That is, when starting on an uphill, unlike the prior art document 1, the drive wheels are locked when the brake is turned on, so that the vehicle does not move backward. Further, unlike the configuration of the prior art document 2, since acceleration is not applied in starting on a downhill, acceleration beyond that intended by the driver does not occur.

なお、ロック手段は、駆動モータMの回転をロックする場合の他、例えば、機械的な構成によって、駆動輪又は従動輪を固定する機構を設け、ソレノイドなどの電気エネルギーを機械的な変位量に変換するアクチュエータを用いて、ロック状態とロック解除状態とに切り換える構成を採っても良い。
以上の説明は電動車両として自転車を例に挙げて説明したが、前後に車輪を有する二輪車に限らず、三輪車や、前輪と後輪が二輪づつある四輪車であってもよい。また、駆動輪は、前輪でなく後輪であってもよい。
In addition to the case where the rotation of the driving motor M is locked, the locking means is provided with a mechanism for fixing the driving wheel or the driven wheel by a mechanical configuration, for example, and the electric energy of the solenoid or the like is changed to a mechanical displacement amount. A configuration may be adopted in which an actuator to be converted is used to switch between the locked state and the unlocked state.
In the above description, a bicycle is taken as an example of the electric vehicle. However, the electric vehicle is not limited to a two-wheeled vehicle having front and rear wheels, but may be a three-wheeled vehicle or a four-wheeled vehicle having two front wheels and two rear wheels. Further, the drive wheels may be rear wheels instead of front wheels.

1 電動車両
2 車体
22 ハンドル
224 ブレーキレバー
241 サドル
23f 駆動輪
23b 従動輪
M 駆動モータ
CU 制御ユニット
BU バッテリユニット
GU 発電ユニット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electric vehicle 2 Car body 22 Handle 224 Brake lever 241 Saddle 23f Drive wheel 23b Drive wheel M Drive motor CU Control unit BU Battery unit GU Power generation unit

Claims (5)

運転者を載せる車体と、
該車体の前後にそれぞれ支持された前輪と後輪とを有する車両であって、
回転軸を中心に回転するクランクと、前記クランク先端部に設けられ、運転者の踏力を受けるペダルとを有するペダル回転部と、
前記前輪又は前記後輪の少なくとも一方を駆動させるモータと、
運転者がブレーキ操作を入力する制動操作手段と、
前記制動操作手段の制動操作を検出する制動検出手段と、
前記車両の車速を検出する車速検出手段と、
前記制動検出手段による制動操作が検出された場合に、前記車速検出手段によって検出された車速に基づいて、前記モータの回転を制御することによって前記車両を制動する制動制御手段を備えた電動車両。
A vehicle body on which the driver is placed;
A vehicle having front and rear wheels supported respectively on the front and rear of the vehicle body;
A pedal rotating unit having a crank that rotates about a rotation axis, and a pedal that is provided at the tip of the crank and that receives a pedaling force of a driver;
A motor for driving at least one of the front wheel or the rear wheel;
Braking operation means for the driver to input a braking operation;
Braking detection means for detecting a braking operation of the braking operation means;
Vehicle speed detecting means for detecting the vehicle speed of the vehicle;
An electric vehicle provided with a braking control means for braking the vehicle by controlling the rotation of the motor based on the vehicle speed detected by the vehicle speed detecting means when a braking operation by the braking detecting means is detected.
前記制動制御手段は、
前記車速検出手段によって検出された車速に基づいて待機状態か走行状態かを判定する車両状態判定手段と、
前記車両状態判定手段によって待機状態であると判定され、かつ前記制動検出手段によって制動が検出された場合には、前記モータの回転を0とするモータロック手段とを有する請求項1に記載の電動車両。
The braking control means includes
Vehicle state determination means for determining whether the vehicle is in a standby state or a running state based on the vehicle speed detected by the vehicle speed detection means;
2. The electric motor according to claim 1, further comprising: a motor lock unit that sets the rotation of the motor to 0 when it is determined that the vehicle state determination unit is in a standby state and braking is detected by the brake detection unit. vehicle.
前記制動制御手段は、
更に、前記車両状態判定手段によって走行状態であると判定された場合には、前記モータに逆転方向のトルクを生じさせるモータ逆転手段とを有する請求項2に記載の電動車両。
The braking control means includes
The electric vehicle according to claim 2, further comprising: a motor reverse rotation unit that causes the motor to generate a torque in a reverse rotation direction when the vehicle state determination unit determines that the vehicle is in a traveling state.
前記車両状態判定手段は、前記車速検出手段によって検出された車速が所定値より小さい場合に待機状態であると判定する請求項2又は3に記載の電動車両。 The electric vehicle according to claim 2 or 3, wherein the vehicle state determination means determines that the vehicle is in a standby state when the vehicle speed detected by the vehicle speed detection means is smaller than a predetermined value. 前記制動検出手段は、ブレーキ操作量を検出するものであり、
前記モータ逆転手段は、前記制動検出手段によって検出されたブレーキ操作量に応じて逆転トルクを決定する請求項4に記載の電動車両。
The brake detection means detects a brake operation amount,
The electric vehicle according to claim 4, wherein the motor reverse rotation means determines reverse rotation torque according to a brake operation amount detected by the brake detection means.
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