JP2019137115A - Electric power assist vehicle - Google Patents

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雅男 平松
Masao Hiramatsu
雅男 平松
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Abstract

To provide a vehicle that performs an electric power assist control in accordance with a running state.SOLUTION: A vehicle 100 according to the present invention is configured to move forward by actuation force by an operator, and has at least one of a front-wheel section and a rear-wheel section that includes a pair of right and left wheels 101 and 102, detects, by sensors, a speed of the vehicle 100 and an inclination thereof, decides a control method in accordance with a range of the detected speed and with a range of the detected inclination, and controls electric power assist force independently in right and left sides.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、発進時や路面変化等の走行状態に応じた姿勢制御を行う、運転者の作動力によって推進することができる車両、特に電動アシスト自転車に関するものである。   The present invention relates to a vehicle that can be propelled by a driver's operating force, which performs posture control in accordance with a running state such as a start or a change in road surface, and particularly relates to a power-assisted bicycle.

三輪以上を有し、前輪部と後輪部のうちの少なくとも一方が、左右一対の車輪により構成された自転車等の運転者の作動力によって車輪を回転させて推進することができる車両(以下、前輪部が一対の車輪により構成された車両を「前輪二輪式車両」、後輪部が一対の車輪により構成された車両を「後輪二輪式車両」という)は、前輪部及び後輪部に一輪ずつ配置された従来の二輪自転車と比較して、三輪以上の多輪のために通常は傾斜やふらつきに対して安定しているが、一方で低速及び中高速の両方の場合に対して適切な姿勢制御を行うことが難しく、カーブでの旋回時に一対の車輪間の回転数差の不適正によって転がり抵抗が大きくなって曲がりにくい。   A vehicle that has three or more wheels, and at least one of the front wheel portion and the rear wheel portion can be propelled by rotating the wheels by a driver's operating force such as a bicycle composed of a pair of left and right wheels (hereinafter, A vehicle having a front wheel portion constituted by a pair of wheels is referred to as a “front wheel two-wheel vehicle”, and a vehicle having a rear wheel portion constituted by a pair of wheels is referred to as a “rear wheel two-wheel vehicle”). Compared to conventional two-wheeled bicycles that are arranged one by one, they are usually more stable against tilting and wobbling because of more than three wheels, but suitable for both low and medium speeds It is difficult to perform proper posture control, and rolling resistance increases due to an inappropriate rotational speed difference between a pair of wheels when turning on a curve, making it difficult to turn.

このような問題より、特許文献1には、ハンドルの操舵に連動してリンク機構全体が左右に動く三輪の前輪二輪式車両が開示され、リンク機構のリンク可動具合は、リンク角制御装置を用いて調整され、ステム部とリンク機構部に取り付けられた留部にリンク角制御装置を取り付け、車輪の車体速度センサからECU(electronic control unit)を介して制御する電気式(電磁)サーボ弁の開度によって、低速域ではリンクの可動具合を固着させる傾向で設定し、中高速域ではリンクの可動抵抗を無くす傾向で設定し、リンク機構のリンク角の可動具合を制御することで車体の姿勢を制御することが開示されている。   Due to such problems, Patent Document 1 discloses a three-wheel front-wheel two-wheeled vehicle in which the entire link mechanism moves to the left and right in conjunction with steering of the steering wheel. The link movable state of the link mechanism uses a link angle control device. The link angle control device is attached to the stem part and the stop part attached to the link mechanism part, and the opening of the electric (electromagnetic) servo valve that is controlled via the ECU (electronic control unit) from the vehicle body speed sensor of the wheel. Depending on the degree, it is set with a tendency to fix the movable state of the link in the low speed range, and it is set with a tendency to eliminate the movable resistance of the link in the middle and high speed range, and the posture of the vehicle body is controlled by controlling the movable degree of the link angle of the link mechanism. Control is disclosed.

他方で、特許文献2、特許文献3のように、電動アシスト2輪自転車において、ペダル回転速度やペダルの入力トルクに応じて、モータ駆動を制御する技術が知られている。   On the other hand, as in Patent Document 2 and Patent Document 3, in an electrically assisted two-wheeled bicycle, a technique for controlling motor drive according to pedal rotation speed or pedal input torque is known.

特開2010−184508号公報JP 2010-184508 A 特開2015−20642号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2015-20642 特開2016−168894号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2006-168894

特許文献1のような前輪部における右側の車輪と左側の車輪が同一の回転力を有する三輪の前輪二輪式車両は、カーブでの旋回時において、姿勢変化に対して安定性を向上させることができる。しかし、特許文献1のような三輪の前輪二輪式車両を含む前輪二輪式或いは後輪二輪式車両は、多輪により接地点が多いことから、段差面や傾斜面の影響を受けた場合には傾斜しやすい傾向にある。また、該前輪二輪式或いは後輪二輪式車両は、車輪の接地面積が大きいことから、発進時に大きな踏力等の人による作動力が必要になって、バランスを崩してふらつきが発生しやすい傾向にある。例えば、前輪二輪式車両の場合、特に上り坂において重心バランスが悪く、速度を上げにくいうえに漕ぎ出し時等の発進時でもふらつきが発生しやすい。このように、該前輪二輪式或いは後輪二輪式車両は、傾斜やふらつきが発生した場合において低速及び中高速の両方の場合において車両の姿勢変化に対する姿勢制御が充分ではなく、姿勢変化に対して安定性が確保されにくい、という問題点がある。   The three-wheel front-wheel two-wheeled vehicle in which the right wheel and the left wheel in the front wheel portion have the same rotational force as in Patent Document 1 can improve stability against a change in posture when turning on a curve. it can. However, since the front wheel two-wheel type or rear wheel two-wheel vehicle including the three-wheel front wheel two-wheel vehicle as in Patent Document 1 has many ground contact points due to multiple wheels, it is affected by a stepped surface or an inclined surface. It tends to tilt. Also, since the front wheel two-wheel type or rear wheel two-wheeled vehicle has a large wheel contact area, it requires a large amount of pedaling force when starting, which tends to cause imbalance and cause wobbling. is there. For example, in the case of a front-wheel two-wheeled vehicle, the balance of the center of gravity is particularly bad on an uphill, it is difficult to increase the speed, and wobbling tends to occur even when starting off. As described above, the front wheel two-wheel type or rear wheel two-wheeled vehicle is not sufficiently controlled in posture control with respect to the posture change of the vehicle in both cases of low speed and medium / high speed when the tilt or the wobble occurs. There is a problem that it is difficult to ensure stability.

また、特許文献2および特許文献3では、2輪自転車のアシスト用モータ駆動制御について述べているが、3輪の自転車では、2つのモータを持ち、姿勢を保つためにより高度なモータ駆動制御が必要となる。   Patent Document 2 and Patent Document 3 describe assist motor drive control for a two-wheel bicycle, but a three-wheel bicycle has two motors and requires more advanced motor drive control to maintain posture. It becomes.

従って、本発明の目的は、低速および中高速の場合において、前輪部と後輪部のうちの少なくとも一方に左右一対の車輪の各々の回転力を互いに独立に制御する一対のモータを備えることによって、発進時や路面変化等の走行状態に応じた姿勢制御を行って、姿勢変化に対して安定性を確保する、運転者の作動力によって車輪を回転させて推進することができる車両、その車両を制御する方法、及び、その車両に使用される制御装置を提供することである。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a pair of motors that independently control the rotational force of each of the pair of left and right wheels on at least one of the front wheel portion and the rear wheel portion in the case of low speed and medium / high speed. A vehicle capable of propulsion by rotating a wheel by a driver's operating force by performing posture control according to a running state such as starting or road surface change to ensure stability against the posture change, the vehicle And a control device used for the vehicle.

本発明の1つの観点によれば、前輪部と後輪部のうちの少なくとも一方が左右一対の車輪から構成された、運転者の作動力によって推進することができるようになっている車両が、車両の状態の検知を行い、検知に応答して一対の車輪の各々の回転力を互いに独立に制御できるようになっている。   According to one aspect of the present invention, there is provided a vehicle in which at least one of a front wheel portion and a rear wheel portion is configured by a pair of left and right wheels and can be propelled by a driver's operating force. The vehicle state is detected, and the rotational force of each of the pair of wheels can be controlled independently of each other in response to the detection.

本発明の一具体例によれば、前輪部と後輪部のうちの少なくとも一方が左右一対の車輪から構成された、運転者の作動力によって推進することができるようになっている車両が、車両の状態の検知を行い、検知に応答して一対の車輪の各々の回転力を互いに独立に制御できるようになっており、バッテリと、バッテリに接続され、一対の車輪のうちの一方の回転力を制御するためのモータ、及び一対の車輪のうちの他方の回転力を制御するためのモータから構成された一対のモータと、状態の検知を行い、検知に基づく状態信号を送信するセンサと、状態信号を演算処理して一対のモータを制御するための制御信号を送信する車体コントローラと、車体コントローラから送信された制御信号に基づいてバッテリと一対のモータとの間の電力供給を制御するモータドライバと、を備え、検知した状態信号に応じて、モータドライバによって一対のモータの各々の出力を互いに独立に制御して、一対の車輪の各々の回転力を互いに独立に制御する。   According to one specific example of the present invention, a vehicle in which at least one of the front wheel portion and the rear wheel portion is composed of a pair of left and right wheels and can be propelled by the driver's operating force, The vehicle state is detected, and the rotational force of each of the pair of wheels can be controlled independently of each other in response to the detection, and the battery and the one of the pair of wheels connected to the battery are rotated. A pair of motors composed of a motor for controlling force and a motor for controlling the other rotational force of the pair of wheels; a sensor for detecting a state and transmitting a state signal based on the detection; A vehicle body controller that transmits a control signal for controlling the pair of motors by calculating the state signal, and power supply between the battery and the pair of motors based on the control signal transmitted from the vehicle body controller. And a motor driver that controls the outputs of each of the pair of motors independently of each other according to the detected state signal, and independently controls the rotational force of each of the pair of wheels. .

本発明の一具体例によれば、車両が、前輪二輪式三輪自転車である。   According to an embodiment of the present invention, the vehicle is a front-wheel two-wheel tricycle.

本発明の一具体例によれば、上述の状態信号の1つは、車両の速度に関する信号であり、車両の速度が、予め決められた複数の速度範囲のどこに属するかにより、制御の方法を決定する。   According to an embodiment of the present invention, one of the above-described status signals is a signal related to the speed of the vehicle, and the control method is determined depending on where the speed of the vehicle belongs in a plurality of predetermined speed ranges. decide.

状態信号の他の1つは、車両の鉛直方向に対する傾斜角度に関する信号であり、上述の車両の速度範囲に加え、車両の傾斜角度が、予め決められた複数の傾斜角度範囲のどこに属するかにより、制御の方法を決定する。   Another one of the status signals is a signal related to the inclination angle of the vehicle with respect to the vertical direction, and depends on where the inclination angle of the vehicle belongs to a plurality of predetermined inclination angle ranges in addition to the above-described vehicle speed range. Determine the control method.

状態信号の他の1つは、車両の鉛直方向に対する傾斜の角加速度に関する信号であり、上述の車両の速度範囲に加え、前記車両の傾斜の角加速度が、予め決められた複数の角加速度範囲のどこに属するかにより、制御の方法を決定する。   The other one of the status signals is a signal related to the angular acceleration of the inclination of the vehicle with respect to the vertical direction. In addition to the above-described vehicle speed range, the angular acceleration of the inclination of the vehicle includes a plurality of predetermined angular acceleration ranges. The control method is determined depending on where it belongs.

本発明によれば、一対の車輪の各々にモータを配置して、一対のモータの各々の出力を互いに独立に制御して一対の車輪の各々の回転力を互いに独立に制御させることによって、発進時、路面変化、等による車両の傾斜を補正することで、ふらつきを抑えて走行状態に応じた姿勢制御を行うことができる。また、センサによって車両の状態の検知を行い、その検知結果に基づいて演算処理することによって一対の車輪の各々に対して最適な互いに独立した回転力を発生させることができる。   According to the present invention, a motor is disposed on each of the pair of wheels, and the output of each of the pair of motors is controlled independently of each other so that the rotational force of each of the pair of wheels is controlled independently of each other. By correcting the inclination of the vehicle due to time, road surface change, etc., it is possible to perform posture control according to the running state while suppressing wobble. In addition, by detecting the state of the vehicle with a sensor and performing arithmetic processing based on the detection result, it is possible to generate optimum mutually independent rotational forces for each of the pair of wheels.

なお、本発明の他の目的、特徴及び利点は、添付図面に関する以下の本発明の実施例の記載から明らかになるであろう。   Other objects, features and advantages of the present invention will become apparent from the following description of embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings.

本発明の一実施形態としての車両を側面から見た概略図である。It is the schematic which looked at the vehicle as one Embodiment of this invention from the side. 図1の車両を前面から見た概略図である。It is the schematic which looked at the vehicle of FIG. 1 from the front. 図1の車両の鉛直方向に対する傾きθを示し、運転者から見て左側に傾斜している場合の前面から見た概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a tilt θ with respect to the vertical direction of the vehicle in FIG. 1 and viewed from the front when the vehicle is tilted to the left as viewed from the driver. 本発明の一実施形態としての車両に使用される制御装置の機能構成を示すブロック図であって、モータを電動機として作動させた状態を表す。It is a block diagram which shows the function structure of the control apparatus used for the vehicle as one Embodiment of this invention, Comprising: The state which operated the motor as an electric motor is represented. 本発明の一実施形態としての車両に使用される制御装置の機能構成を示すブロック図であって、モータを発電機として作動させた状態を表す。It is a block diagram which shows the function structure of the control apparatus used for the vehicle as one Embodiment of this invention, Comprising: The state which operated the motor as a generator is represented. 一般的な、ペダルを踏む力(人力、作動力)とモータによりアシストするモータ力の最大値と車速の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the general value of the pedal depression force (human power, operating force), the maximum value of the motor force assisted by the motor, and the vehicle speed. 本発明の一実施形態としての車速と制御方法の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the vehicle speed and control method as one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態としてのアシスト制御のメインフローチャートである。It is a main flowchart of assist control as one embodiment of the present invention. 図7のフローチャート内の走行モード中の制御を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control in the driving modes in the flowchart of FIG. 本発明の一実施形態としての傾斜角センサと車速度と左右のアシスト比の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the inclination-angle sensor as one Embodiment of this invention, a vehicle speed, and left-right assist ratio. 本発明の一実施形態としての角速度と車速度と左右のアシスト比の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the angular velocity as one embodiment of this invention, a vehicle speed, and the left-right assist ratio.

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   Examples of the present invention will be described below with reference to the drawings, but the present invention is not limited to these examples.

1. 車両の外観
図1、図2A、及び図2Bに本発明の一実施形態である車両100を示す。ここでいう車両とは、前輪部と後輪部のうち少なくとも一方が左右一対の車輪から構成された、その運転者の作動力によって前輪部と後輪部のうちの少なくとも一方にある車輪を回転させて推進することができるようになっている車両である。そのような車両として、例えば、運転者が作動力である踏力をペダルに与えることによって車輪を回転させて推進することができる自転車がある。以下の実施例では車両のうち、特に自転車について示すが、自転車以外の運転者の作動力によって推進することができる車両にも適用させることができる。
1. Appearance of Vehicle FIGS. 1, 2A, and 2B show a vehicle 100 that is an embodiment of the present invention. The vehicle here means that at least one of the front wheel portion and the rear wheel portion is composed of a pair of left and right wheels, and a wheel on at least one of the front wheel portion and the rear wheel portion is rotated by the operating force of the driver. It is a vehicle that can be propelled. As such a vehicle, for example, there is a bicycle that can be propelled by rotating a wheel by applying a pedaling force as an operating force to a pedal. In the following embodiments, among the vehicles, particularly bicycles are shown, but the present invention can also be applied to vehicles that can be propelled by the operating force of drivers other than bicycles.

車両100は、前輪部と後輪部のうちの前輪部が左右一対の車輪から構成された前輪二輪式自転車であって、前輪部に配置された運転者から見て右側に位置する第1の車輪101、及び運転者から見て左側に位置する第2の車輪102を有する左右一対の車輪と、後輪部に配置された一輪の第3の車輪103を備えている。この場合、後輪部に一輪以上の車輪を備えてもよい。第1の車輪101と第2の車輪102はリンク機構113によって接続されてもよい。また、車両100は、バッテリ109と、第1の車輪101のハブに配置され、第1の車輪101の回転力を制御するための第1のモータ104、及び第2の車輪102のハブに配置され、第2の車輪102の回転力を制御するための第2のモータ105から構成された一対のモータとを備えている。一対のモータ104、105は、バッテリ109に接続されている。   The vehicle 100 is a front-wheel two-wheel bicycle in which a front wheel portion of a front wheel portion and a rear wheel portion is composed of a pair of left and right wheels, and is a first wheel located on the right side when viewed from a driver disposed on the front wheel portion. A pair of left and right wheels having a wheel 101 and a second wheel 102 located on the left side as viewed from the driver, and a single third wheel 103 disposed in the rear wheel portion are provided. In this case, one or more wheels may be provided in the rear wheel portion. The first wheel 101 and the second wheel 102 may be connected by a link mechanism 113. Further, the vehicle 100 is disposed on the battery 109 and the hub of the first wheel 101, and is disposed on the hub of the first motor 104 and the second wheel 102 for controlling the rotational force of the first wheel 101. And a pair of motors composed of a second motor 105 for controlling the rotational force of the second wheel 102. The pair of motors 104 and 105 are connected to a battery 109.

なお、図1、図2A、及び図2Bの車両100は、前輪部が左右一対の車輪から構成された前輪二輪式三輪自転車であるが、後輪部が左右一対の車輪から構成された後輪二輪式車両であってもよい。後輪二輪式車両のうち、例えば後輪二輪式自転車の場合には、後輪においてディファレンシャル・ギヤ(差動歯車)を採用することによって左右の車輪に回転差を与えられるようにして、更に左右の車輪の各々のハブにモータを配置する。   The vehicle 100 in FIGS. 1, 2A, and 2B is a front-wheel two-wheeled three-wheel bicycle in which the front wheel portion is configured by a pair of left and right wheels, but the rear wheel portion is configured by a pair of left and right wheels. A two-wheeled vehicle may be used. Among rear wheeled two-wheeled vehicles, for example, in the case of a rear wheeled two-wheeled bicycle, by adopting a differential gear (differential gear) in the rear wheel, a difference in rotation is given to the left and right wheels, and further left and right A motor is placed on each hub of the wheel.

また車両100は、車両100の状態の検知を行い、その検知に基づく状態信号を送信するセンサ群を備えている。図1に示すように、車両100の状態としては、例えば、車両100の鉛直方向に対する傾斜、車両100の運転者による作動力、車両100の速度、ペダルの位置(クランク角)等があり、それぞれが傾斜センサ106、作動力センサ107、速度センサ108、クランク角センサ122等によって検知される。傾斜センサ106、作動力センサ107、速度センサ108、クランク角センサ122等は、その機能が発揮できる限りセンサの種類は限定されない。   The vehicle 100 also includes a sensor group that detects the state of the vehicle 100 and transmits a state signal based on the detection. As shown in FIG. 1, the state of the vehicle 100 includes, for example, the inclination of the vehicle 100 with respect to the vertical direction, the operating force by the driver of the vehicle 100, the speed of the vehicle 100, the position of the pedal (crank angle), etc. Is detected by the inclination sensor 106, the operating force sensor 107, the speed sensor 108, the crank angle sensor 122, and the like. The tilt sensor 106, the operating force sensor 107, the speed sensor 108, the crank angle sensor 122, and the like are not limited in type as long as their functions can be exhibited.

2. 車両の構成
図3、及び図4に、前輪部と後輪部のうちの少なくとも一方が、第1の車輪101である右側の車輪、及び第2の車輪102である左側の車輪を有する左右一対の車輪により構成された車両100に使用される制御装置117を示す。制御装置117は、バッテリ109、バッテリ109に接続され、第1の車輪101である右側の車輪の回転力を制御する第1のモータ104、及び第2の車輪102である左側の車輪の回転力を制御する第2のモータ105から構成された一対のモータと、傾斜センサ106、作動力センサ107、速度センサ108、及びクランク角センサ122を含み、車両100の状態の検知を行い、その検知に基づく状態信号(傾斜信号118、作動力信号119、速度信号120、クランク角信号123)を送信するセンサ群と、状態信号118〜120、123を受信して演算処理し、第1のモータ104と第2のモータ105の出力を制御するための制御信号121を送信する車体コントローラ114と、車体コントローラ114から送信された制御信号121に基づいて、バッテリ109と第1のモータ104との間の電力供給を制御する第1のモータドライバ115、及びバッテリ109と第2のモータ105との間の電力供給を制御する第2のモータドライバ116を備えている。
2. Configuration of Vehicle In FIGS. 3 and 4, at least one of the front wheel portion and the rear wheel portion has a pair of left and right wheels having a right wheel that is the first wheel 101 and a left wheel that is the second wheel 102. The control apparatus 117 used for the vehicle 100 comprised by these wheels is shown. The control device 117 is connected to the battery 109, the battery 109, the first motor 104 that controls the rotational force of the right wheel that is the first wheel 101, and the rotational force of the left wheel that is the second wheel 102. A pair of motors configured to control the second motor 105, a tilt sensor 106, an actuation force sensor 107, a speed sensor 108, and a crank angle sensor 122. The state of the vehicle 100 is detected and the detection is performed. A sensor group that transmits a state signal (tilt signal 118, operating force signal 119, speed signal 120, crank angle signal 123) based on the received state signals 118 to 120, 123, and performs arithmetic processing. A vehicle body controller 114 that transmits a control signal 121 for controlling the output of the second motor 105, and a vehicle body controller 114 that transmits the control signal 121. Based on the control signal 121, the first motor driver 115 that controls the power supply between the battery 109 and the first motor 104, and the power supply between the battery 109 and the second motor 105 are controlled. A second motor driver 116 is provided.

このようにして、制御信号121を受信した第1のモータドライバ115、及び第2のモータドライバ116はそれぞれ、あるタイミングでは図3で示したようにバッテリ109から第1のモータ104、及び第2のモータ105に電力を供給し、あるタイミングでは図4で示したように第1のモータ104、及び第2のモータ105からバッテリ109に電力を供給して、第1のモータ104の出力、及び第2のモータ105の出力を互いに独立に制御できるようになっている。   In this way, the first motor driver 115 and the second motor driver 116 that have received the control signal 121 are respectively connected from the battery 109 to the first motor 104 and the second motor driver 116 as shown in FIG. The electric power is supplied to the motor 105, and at a certain timing, the electric power is supplied from the first motor 104 and the second motor 105 to the battery 109 as shown in FIG. The outputs of the second motor 105 can be controlled independently of each other.

なお、第1のモータドライバ115、第2のモータドライバ116は、一体化されたモータドライバであってもよいし、更に、車体コントローラ114、第1のモータドライバ115、第2のモータドライバ116は、一体化されたコントローラとして構成されていてもよく、その構成は車両の形態に応じて適宜決めるようにしてもよい。また、車体コントローラ114、第1のモータドライバ115、第2のモータドライバ116は、車両100の運転者の把持部分であるハンドル112に配置されてもよいし、車両100が自転車の場合には、サドル111の下に配置されてもよく、その配置位置も車両の形態に応じて適宜決めるようにしてもよい。   The first motor driver 115 and the second motor driver 116 may be integrated motor drivers, and the vehicle body controller 114, the first motor driver 115, and the second motor driver 116 may be The controller may be configured as an integrated controller, and the configuration may be appropriately determined according to the form of the vehicle. The vehicle body controller 114, the first motor driver 115, and the second motor driver 116 may be disposed on the handle 112 that is a grip portion of the driver of the vehicle 100. When the vehicle 100 is a bicycle, It may be arranged under the saddle 111, and its arrangement position may be appropriately determined according to the form of the vehicle.

図3、及び図4においては、制御信号121は、車体コントローラ114から第1のモータドライバ115、及び第2のモータドライバ116に対してそれぞれ1本の信号線で送信されているが、制御信号121に第1のモータドライバ115、及び第2のモータドライバ116の各々のための認証コードを持たせることによって、1本の信号線で送信されてもよく、また、制御信号を伝送できるならば、有線式であっても無線式であってもよい。   3 and 4, the control signal 121 is transmitted from the vehicle body controller 114 to the first motor driver 115 and the second motor driver 116 through one signal line. By having 121 an authentication code for each of the first motor driver 115 and the second motor driver 116, it may be transmitted by one signal line, and if a control signal can be transmitted It may be wired or wireless.

センサ群の傾斜センサ106は、バッテリ109からの電力により作動し、車両100の鉛直方向に対する傾斜を検知する。傾斜センサ106を含むことにより、車両の発進時、路面変化、等による左右に対して交互に傾斜するふらつきを検知することができる。傾斜センサ106としては、例えば、傾斜角センサ、ジャイロセンサ、等がある。図1に示すように車両100が自転車である場合には、傾斜角センサ、ジャイロセンサ、等は、サドル111の下に配置されてもよい。   The inclination sensor 106 of the sensor group is operated by electric power from the battery 109 and detects the inclination of the vehicle 100 with respect to the vertical direction. By including the inclination sensor 106, it is possible to detect a wobbling that alternately inclines with respect to the left and right due to a change in the road surface or the like when the vehicle starts. Examples of the tilt sensor 106 include a tilt angle sensor and a gyro sensor. As shown in FIG. 1, when the vehicle 100 is a bicycle, an inclination angle sensor, a gyro sensor, and the like may be disposed under the saddle 111.

図2Bに示すように、車両100が鉛直方向に対して運転者から見て左側に傾斜すると、傾斜角センサによって傾斜角θが検知され、或いは、ジャイロセンサによって傾斜角θに対する角速度が検知されることによって、車両100の傾斜を検知する。また、傾斜センサ106としては、例えば、トルクセンサがあり、第1の車輪101、及び第2の車輪102の各々にトルクセンサを配置し、各トルクセンサから検知される各車輪のトルクの差を使用することによっても車両100の傾斜を検知することができる。また、傾斜センサ106としては、例えば、操舵角センサがあり、運運転者の把持部分であるハンドル112に操舵角センサを配置し、操舵角センサから検知される操舵角を使用することによっても車両100の傾斜を検知することができる。   As shown in FIG. 2B, when the vehicle 100 is tilted to the left as viewed from the driver with respect to the vertical direction, the tilt angle sensor detects the tilt angle θ, or the gyro sensor detects the angular velocity with respect to the tilt angle θ. Thus, the inclination of the vehicle 100 is detected. Further, as the inclination sensor 106, for example, there is a torque sensor, and a torque sensor is arranged on each of the first wheel 101 and the second wheel 102, and the difference in torque of each wheel detected from each torque sensor is calculated. The inclination of the vehicle 100 can also be detected by using it. Further, as the tilt sensor 106, for example, there is a steering angle sensor, and a vehicle is also provided by arranging a steering angle sensor on a handle 112 that is a gripping portion of a driver and using a steering angle detected from the steering angle sensor. 100 tilts can be detected.

なお、傾斜センサ106は、車両100が走行している路面が、図1、図2A、図2Bのような水平な路面であっても、上り坂や下り坂という傾きがある路面であっても、車両100の鉛直方向に対する傾斜を検知することができるようになっている。センサ自体が実際の傾斜角θを求めるようにしてもよく、ある種の一つ又は複数のセンサを使用し、そのセンサからの情報をまとめて処理して実際の妥当な傾斜角θを車体コントローラ114が算出するようにしてもよい。   Note that the inclination sensor 106 is configured so that the road surface on which the vehicle 100 is traveling is a horizontal road surface as shown in FIGS. 1, 2A, and 2B, or a road surface having an inclination of an uphill or a downhill. The inclination of the vehicle 100 with respect to the vertical direction can be detected. The sensor itself may determine the actual inclination angle θ, or one or more types of sensors may be used, and information from the sensors may be processed together to determine the actual reasonable inclination angle θ. 114 may be calculated.

傾斜センサ106は、検知された傾斜に関係する情報を含む状態信号(傾斜信号118)を生成して車体コントローラ114に送信する。   The inclination sensor 106 generates a state signal (inclination signal 118) including information related to the detected inclination and transmits it to the vehicle body controller 114.

センサ群の作動力センサ107は、バッテリ109からの電力により作動し、車両100の運転者による車両100を推進させるための作動力を検知する。車両100が自転車である場合には、作動力センサ107として、トルクセンサがある。図1に示すようにトルクセンサを左右一対のペダル110を接続しているシャフトに配置し、車両100の運転者がペダル110を踏むことによって回転するシャフトのトルクを検知して、運転者による作動力であるペダル踏力を検知する。   The operating force sensor 107 of the sensor group is operated by electric power from the battery 109 and detects an operating force for propelling the vehicle 100 by a driver of the vehicle 100. When the vehicle 100 is a bicycle, the operating force sensor 107 includes a torque sensor. As shown in FIG. 1, a torque sensor is arranged on a shaft connecting a pair of left and right pedals 110, and the driver of the vehicle 100 detects the torque of the rotating shaft when the driver steps on the pedal 110, and the driver makes the torque sensor. Detects pedal force, which is power.

なお、作動力センサ107は、車両100の運転者によって掛けられている作動力を検知できるものであればどのようなセンサであってもよい。また傾斜角センサと同様、作動力センサ自体が実際の作動力を求めるようにしてもよく、ある種の一つ又は複数のセンサを使用し、そのセンサからの情報をまとめて処理して実際の妥当な作動力を車体コントローラ114が算出するようにしてもよい。   The operating force sensor 107 may be any sensor that can detect the operating force applied by the driver of the vehicle 100. Also, like the tilt angle sensor, the operating force sensor itself may determine the actual operating force. One or more types of sensors are used, and the information from the sensors is processed together to obtain the actual operating force. The vehicle controller 114 may calculate an appropriate operating force.

作動力センサ107は、検知された作動力を含む状態信号(作動力信号119)を生成して車体コントローラ114に送信する。   The operating force sensor 107 generates a state signal (operating force signal 119) including the detected operating force and transmits it to the vehicle body controller 114.

センサ群の速度センサ108は、例えばバッテリ109からの電力により作動し、図1に示すように後輪である第3の車輪103に配置され、第3の車輪103の回転速度から車両100の速度を検知する。なお、速度センサ108は、車両100の速度を検知できるものであればどのようなセンサであってもよい。また、速度センサ108は、第1の車輪101、第2の車輪102のいずれかに配置されてもよく、その配置位置は車両の形態に応じて適宜決め得る。   The speed sensor 108 of the sensor group is operated by, for example, electric power from the battery 109 and is disposed on the third wheel 103 that is a rear wheel as shown in FIG. 1. The speed of the vehicle 100 is determined from the rotational speed of the third wheel 103. Is detected. The speed sensor 108 may be any sensor that can detect the speed of the vehicle 100. Moreover, the speed sensor 108 may be arrange | positioned in any of the 1st wheel 101 and the 2nd wheel 102, The arrangement position can be suitably determined according to the form of a vehicle.

また傾斜角センサや作動力センサと同様、速度センサ自体が実際の作動力を求めるようにしてもよく、ある種の一つ又は複数のセンサを使用し、そのセンサからの情報をまとめて処理して実際の妥当な速度を車体コントローラ114が算出するようにしてもよい。また、本発明の目的を達成できるのであれば、継続して速度を求める代わりに、一つ又は複数の所定の閾値速度を超えたか、超えていなかを単純に判断できるような速度センサと車体コントローラの構成とするようにしてもよい。速度センサ108は、検知された速度(上記で説明したように、所定の速度閾値のどの範囲にいるかの速度情報の場合も含む)を含む状態信号(速度信号120)を生成して車体コントローラ114に送信する。   Also, like the tilt angle sensor and the actuation force sensor, the speed sensor itself may determine the actual actuation force, and one or more types of sensors are used, and information from the sensors is processed together. Thus, the vehicle body controller 114 may calculate the actual reasonable speed. In addition, if the object of the present invention can be achieved, a speed sensor and a vehicle controller that can simply determine whether one or more predetermined threshold speeds are exceeded or not, instead of continuously obtaining the speed. You may make it be the structure of. The speed sensor 108 generates a state signal (speed signal 120) including the detected speed (including the case of the speed information indicating the range of the predetermined speed threshold as described above) to generate the vehicle body controller 114. Send to.

ペダルはシャフトを中心に円運動をするが、そのペダルの円周上の位置を角度(0deg−360deg)で表し、クランク角と呼ぶ。センサ群のクランク角センサ122は、例えばバッテリ109からの電力により作動し、検知されたペダルの位置(クランク角)を示す状態信号(クランク角信号123)を生成し、車体コントローラ114に送信する。クランク角センサ122は、作動力センサ107であるトルクセンサに内蔵されても良い。   The pedal moves circularly around the shaft, and the position on the circumference of the pedal is represented by an angle (0 deg-360 deg) and is called a crank angle. The crank angle sensor 122 of the sensor group is operated by, for example, electric power from the battery 109, generates a state signal (crank angle signal 123) indicating the detected pedal position (crank angle), and transmits it to the vehicle body controller 114. The crank angle sensor 122 may be incorporated in a torque sensor that is the operating force sensor 107.

車体コントローラ114は、状態信号(傾斜信号118、作動力信号119、速度信号120、クランク角信号123)を受信して、車両100の速度と車両100の傾斜の方向を含む傾斜角を判定し、作動力信号119とクランク角信号123から、作動力とペダルの位置を判定し、第1のモータ104、第2のモータ105の回転力(アシスト力)を決定する。さらに、車体コントローラ114は、第1のモータ104、第2のモータ105の回転力(アシスト力)に相当する制御信号121を第1のモータドライバ115、及び第2のモータドライバ116に送信する。   The vehicle body controller 114 receives the state signals (inclination signal 118, operating force signal 119, speed signal 120, crank angle signal 123), determines the inclination angle including the speed of the vehicle 100 and the direction of the inclination of the vehicle 100, The operating force and the pedal position are determined from the operating force signal 119 and the crank angle signal 123, and the rotational force (assist force) of the first motor 104 and the second motor 105 is determined. Furthermore, the vehicle body controller 114 transmits a control signal 121 corresponding to the rotational force (assist force) of the first motor 104 and the second motor 105 to the first motor driver 115 and the second motor driver 116.

第1のモータドライバ115、及び第2のモータドライバ116は、それぞれ、車体コントローラ114から送信された制御信号121に基づいて、バッテリ109と第1のモータ104、及び第2のモータ105との間の電力供給を制御する。第1のモータ104の出力、及び第2のモータ105の出力はそれぞれ、第1のモータドライバ115、及び第2のモータドライバ116によって、車体コントローラ114から送信された制御信号121に基づいてバッテリ109と第1のモータ104、及び第2のモータ105との間の電力供給を制御されて、互いに独立に制御されることができるようになっている。   The first motor driver 115 and the second motor driver 116 are respectively connected between the battery 109 and the first motor 104 and the second motor 105 based on the control signal 121 transmitted from the vehicle body controller 114. To control the power supply. The output of the first motor 104 and the output of the second motor 105 are based on the control signal 121 transmitted from the vehicle body controller 114 by the first motor driver 115 and the second motor driver 116, respectively. The power supply between the first motor 104 and the second motor 105 is controlled so that they can be controlled independently of each other.

互いに独立に制御された第1のモータ104の出力、及び第2のモータ105の出力がそれぞれ、第1の車輪101の回転力、及び第2の車輪102の回転力を互いに独立に制御することによって、車両100の傾斜を補正して鉛直方向に姿勢を戻す。この場合、第1のモータ104、及び第2のモータ105は、一対の車輪のうちのその傾斜に対して同じ側に位置する車輪の回転力を増加でき、或いは、その傾斜に対して反対側に位置する車輪の回転力を減少できるようになっている。   The output of the first motor 104 and the output of the second motor 105 controlled independently of each other control the rotational force of the first wheel 101 and the rotational force of the second wheel 102 independently of each other. Thus, the inclination of the vehicle 100 is corrected and the posture is returned to the vertical direction. In this case, the 1st motor 104 and the 2nd motor 105 can increase the rotational force of the wheel located in the same side with respect to the inclination of a pair of wheels, or the other side to the inclination The rotational force of the wheel located at can be reduced.

3.アシスト制御
本願発明では、車体コントローラ114が、各種センサからの出力を受け取り、第一のモータ104および第2のモータ105の出力を決定する。その過程を詳しく説明する。説明を簡単にするため、第1のモータ104を右車輪アシスト用、第2のモータ105を左車輪アシスト用とする。
3. Assist Control In the present invention, the vehicle body controller 114 receives outputs from various sensors and determines the outputs of the first motor 104 and the second motor 105. The process will be described in detail. In order to simplify the explanation, the first motor 104 is used for assisting the right wheel, and the second motor 105 is used for assisting the left wheel.

図5は、本実施例における人間がペダルを踏む力(人力、作動力)とモータによりアシストするモータ力の最大値と車速の関係を示す図である。本願発明の対象となる車両は、アシストするモータ力の最大値fが法律により規制されている。また、最大値fは車両の種類や特性によっても左右される。モータ力最大値は、低速時にはfであるが、ある車速V1を越えるとfより小さくなり、車速V2になると0になる。人力とモータ力の最大値fとの比率をアシスト比率Fと呼ぶ。   FIG. 5 is a diagram illustrating a relationship between the force (human power, operating force) on which a person steps on the pedal, the maximum motor force assisted by the motor, and the vehicle speed in the present embodiment. In the vehicle that is the subject of the present invention, the maximum value f of the assisting motor force is regulated by law. The maximum value f also depends on the type and characteristics of the vehicle. The maximum motor force value is f at low speed, but becomes smaller than f when a certain vehicle speed V1 is exceeded, and becomes 0 when the vehicle speed V2 is reached. The ratio between the human power and the maximum value f of the motor force is called an assist ratio F.

図6は、本実施例における車速と制御方法の関係を示す図である。車速に応じて、アシスト制御方法を切り替える。   FIG. 6 is a diagram illustrating the relationship between the vehicle speed and the control method in the present embodiment. The assist control method is switched according to the vehicle speed.

図7は、本実施例のアシスト制御プログラムのメインフローである。車体コントローラ114がこのフローによって示されるアシスト制御プログラムを実行することによって、アシスト制御を行なう。車両のキーを回すことにより、あるいは、アシストスイッチをオンにすることにより、本フローは開始される。また、車両のキーを戻すことにより、あるいは、アシストスイッチをオフにすることにより、本フローは終了される。   FIG. 7 is a main flow of the assist control program of this embodiment. The vehicle body controller 114 performs assist control by executing an assist control program indicated by this flow. This flow is started by turning the key of the vehicle or turning on the assist switch. Moreover, this flow is complete | finished by returning the key of a vehicle or turning off an assist switch.

S701:モータ部(モータドライバ115、116、モータ104、105)の電源がオンになっているかチェックする。
S702:S701において、モータ部の電源がONなら、システムに異常が無いかをチェックする。このチェックは、車体コントローラ114が診断プログラムを実行することにより行なう。チェックする項目は、バッテリ109の電圧が正常範囲にあるか、センサ106、107、108、122の電圧が正常範囲にあるか、モータドライバ115、116への信号を出力できるか、などである。
S701: It is checked whether the power of the motor unit (motor drivers 115 and 116, motors 104 and 105) is on.
S702: If the motor unit is powered on in S701, it is checked whether there is any abnormality in the system. This check is performed by the body controller 114 executing a diagnostic program. Items to be checked are whether the voltage of the battery 109 is in a normal range, whether the voltages of the sensors 106, 107, 108, 122 are in a normal range, whether signals can be output to the motor drivers 115, 116, and so on.

S703:S702において、システムに異常がなければ、走行モードに入る。
S704:S702において、システムに異常がある場合には、モータ出力をオフとする。
S705:システムのどこに異常があるかを利用者に知らせる。
S706:S705の代替として、車両を駐輪時モードとしても良い。
S703: If there is no abnormality in the system in S702, the travel mode is entered.
S704: If there is an abnormality in the system in S702, the motor output is turned off.
S705: Inform the user where there is an abnormality in the system.
S706: As an alternative to S705, the vehicle may be in the parking mode.

図8は、図7のフローチャート内の走行モード(S703)中の制御を示すフローチャートである。
S801:作動力センサ107から作動力信号119の出力があるか否か、すなわち、人間がペダルを踏んでいるか否かをチェックする。
S802:作動力信号119の出力が0の時は、モータの出力をオフとする。
S803:現在のモード値(後述)を保持・記録する。
FIG. 8 is a flowchart showing the control during the travel mode (S703) in the flowchart of FIG.
S801: It is checked whether or not the operating force signal 119 is output from the operating force sensor 107, that is, whether or not a person is stepping on a pedal.
S802: When the output of the operating force signal 119 is 0, the output of the motor is turned off.
S803: The current mode value (described later) is held and recorded.

S804:トルク実行値を計算するする。S801で取得した作動力センサ107からの作動力信号119の信号値(電圧V)と実際のトルクであるトルク実効値(Nm)との関係は、多くの場合、線形の関係ではなく、歪んでいる。両者の関係は使用するセンサの特性に応じて変わりうる。従って、作動力センサ107の特性から、作動力信号119の信号値をトルク実効値Tqθcに変換する。Tqθcは、クランク角がθcであるときのトルク実行値という意味である。   S804: A torque execution value is calculated. In many cases, the relationship between the signal value (voltage V) of the actuation force signal 119 from the actuation force sensor 107 acquired in S801 and the actual torque effective value (Nm) is not a linear relationship but is distorted. Yes. The relationship between the two can vary depending on the characteristics of the sensor used. Therefore, the signal value of the actuation force signal 119 is converted into the torque effective value Tqθc from the characteristics of the actuation force sensor 107. Tqθc means a torque execution value when the crank angle is θc.

S805:速度センサ108の出力である速度信号120を取り込み、車両の速度vを取得する。傾斜センサ106の出力である傾斜信号118を取り込み、車両の傾斜角度θを取得する。また、クランク角センサ122の出力であるクランク角信号を取り込み、クランク角を取得する。   S805: The speed signal 120 which is the output of the speed sensor 108 is taken in, and the speed v of the vehicle is acquired. A tilt signal 118, which is an output of the tilt sensor 106, is taken in to acquire the tilt angle θ of the vehicle. Further, the crank angle signal which is the output of the crank angle sensor 122 is taken in, and the crank angle is acquired.

S806:アシスト比率Fを算出する。アシスト比率は、図5に従って計算される(モータ力/人力)であり、速度vの関数である。
S807:ペダル角なまし係数zを取得する。ペダル角なまし係数zは、ペダル角(クランク角θc)の関数である。クランク角θcによって運転者からの作動力(トルク)が変動するが、トルクをアシスト力に反映してしまうとギクシャクした出力となり乗り心地が悪くなるため、ペダル角なまし係数zで平準化をする。
S806: The assist ratio F is calculated. The assist ratio is calculated according to FIG. 5 (motor force / human power) and is a function of the speed v.
S807: The pedal angle smoothing coefficient z is acquired. The pedal angle smoothing coefficient z is a function of the pedal angle (crank angle θc). The operating force (torque) from the driver varies depending on the crank angle θc, but if the torque is reflected in the assist force, it becomes a jerky output and the ride comfort becomes worse, so leveling is performed with the pedal angle smoothing coefficient z. .

S808:保持しているモード値がAか否かをチェックする。
S809:保持しているモード値がAの場合、車速がaを超えたか否かをチェックする。
S808: It is checked whether or not the held mode value is A.
S809: When the held mode value is A, it is checked whether or not the vehicle speed exceeds a.

S810:もしS809において、車速vがaを超えていたならば、モード値をBにセットし、モードBの制御を行なう。
S811:もしS809において、車速vがaを超えていないならば、走り出しモードの制御を行ない、モード値をAとする。走り出しモードとは、左右の車輪を同じ力でアシストし、急発進を防ぐため、アシストするモータの出力値を小さくする。
S813:モード値がAでないならば、停車と判断された後の初パルスか、すなわち、停車後に走行を開始したかどうかをチェックする。
S810: If the vehicle speed v exceeds a in S809, the mode value is set to B and mode B control is performed.
S811: If the vehicle speed v does not exceed a in S809, the running mode is controlled and the mode value is set to A. In the running mode, the left and right wheels are assisted with the same force, and the output value of the assisting motor is reduced in order to prevent sudden start.
S813: If the mode value is not A, it is checked whether it is the first pulse after it is determined that the vehicle has stopped, that is, whether or not the vehicle has started running after stopping.

S814−S816:停車後の走行開始でないならば、S805において得た車速vを判断する。
S817−S820:車速にあわせて、モードA−Nの制御を行なう。また、モード値を保持する。すなわち、それぞれのモードに応じたアシスト力を左右それぞれの車輪について決定し、モータドライバ115、116へ制御信号を送信する。また、モード値を保持・記録する。車速vがアシストを行なう最高の車速(図5のV2)を超えた場合には、S802にジャンプし、モーター出力をオフにする。図8の車速nが、図5のV2に相当する。
S814-S816: If it is not the start of traveling after stopping, the vehicle speed v obtained in S805 is determined.
S817-S820: The mode A-N is controlled in accordance with the vehicle speed. Also, the mode value is held. That is, the assist force corresponding to each mode is determined for each of the left and right wheels, and a control signal is transmitted to the motor drivers 115 and 116. It also holds and records the mode value. If the vehicle speed v exceeds the maximum vehicle speed for assisting (V2 in FIG. 5), the process jumps to S802 to turn off the motor output. The vehicle speed n in FIG. 8 corresponds to V2 in FIG.

これらのステップは、定期的たとえば、10マイクロ秒おきにS801が実行されるように繰返される。
それぞれのモードについては、後述する。
These steps are repeated so that S801 is executed periodically, for example, every 10 microseconds.
Each mode will be described later.

アシストする力であるアシストトルクの計算方法について、説明する。
ペダル位置(クランク角)がθcの時のアシストトルクTqMotθcは、式(1)によって表される。

TqMotθc=F*k*z*Tqθc ・・・(1)

ここで、
Tqθc:クランク角がθcの時の実行トルク値であり、S804で算出した値を用いる。
F:アシスト比率であり、図5に従って、図8のS806で計算した値を使用する。
k:モータ軸換算係数であり、モータの性能によって決まる値である。
z:S807で取得したペダル角なまし係数zであり、クランク角度θcの関数である。
A method for calculating assist torque, which is assisting force, will be described.
The assist torque TqMotθc when the pedal position (crank angle) is θc is expressed by Expression (1).

TqMotθc = F * k * z * Tqθc (1)

here,
Tqθc: an execution torque value when the crank angle is θc, and the value calculated in S804 is used.
F: Assist ratio, and the value calculated in S806 of FIG. 8 is used according to FIG.
k: Motor shaft conversion coefficient, which is a value determined by the performance of the motor.
z: The pedal angle smoothing coefficient z acquired in S807, which is a function of the crank angle θc.

図8のS817−S820で、設定したモードにおける制御について説明する。
図9は、各モードと車両の傾斜角度θ(deg)によって、上述の式(1)によって計算したアシストトルクを第1の車輪(右車輪:R)と第2の車輪(左車輪:L)に振り分ける場合の比率を示したものである。車両の傾斜角度θについては、進行方向に対し、右側への倒れを+とする。
The control in the mode set in S817-S820 of FIG. 8 will be described.
FIG. 9 shows the assist torque calculated by the above equation (1) according to each mode and the vehicle inclination angle θ (deg) as the first wheel (right wheel: R) and the second wheel (left wheel: L). The ratio in the case of sorting is shown. With respect to the vehicle inclination angle θ, the rightward tilt with respect to the traveling direction is defined as +.

右車輪Rのアシスト力は、TqMotθc*L/(L+R)であり、左車輪Rのアシスト力は、TqMotθc*R/(L+R)となる。たとえば、図9において、モードBで、θがθ1とθ2の間であるとき(網掛け部分)、Rは0.5であり、Lは0.25であるため、式(1)で計算したアシストトルクTqMotθiに、右車輪用には、0.5/(0.5+0.25)を積算し、左車輪用には、0.25/(0.5+0.25)を積算して、それぞれの車輪のアシスト力(アシストトルク)とする。第1の車輪のモータドライバ115と第2の車輪のモータドライバ116にそれぞれのアシストトルクに対応する制御信号121を送信する。   The assist force of the right wheel R is TqMotθc * L / (L + R), and the assist force of the left wheel R is TqMotθc * R / (L + R). For example, in FIG. 9, in mode B, when θ is between θ1 and θ2 (shaded portion), R is 0.5 and L is 0.25. The assist torque TqMotθi is multiplied by 0.5 / (0.5 + 0.25) for the right wheel, and 0.25 / (0.5 + 0.25) is accumulated for the left wheel. The assist force of the wheel (assist torque). A control signal 121 corresponding to each assist torque is transmitted to the motor driver 115 for the first wheel and the motor driver 116 for the second wheel.

従って、車速によって決まるモードと車体の傾斜角度θ(deg)によって、アシストする力と左右の車輪のアシストするバランスを変える事ができる。   Therefore, the assisting force and the assisting balance of the left and right wheels can be changed according to the mode determined by the vehicle speed and the inclination angle θ (deg) of the vehicle body.

各モードについて説明する。
(A)モードA(超低速モード):典型的には、2km/h以下の低速モードであり、アシスト力は強いが、車体の傾斜角度θにかかわらず、左右の車輪を同じ力でアシストする。
Each mode will be described.
(A) Mode A (ultra-low speed mode): typically a low-speed mode of 2 km / h or less, which has a strong assist force, but assists the left and right wheels with the same force regardless of the inclination angle θ of the vehicle body. .

(B)モードB(低速モード):典型的には、2−5km/hの低速モードであり、車体のふらつきを抑制するための制御を行なう。本モードにおいては、アシスト力が強く、車体の傾斜角度θが大きくなると、左右の車輪のアシスト力の違いが大きくなる。傾いた側の車輪のアシスト力を強くする。すなわち、車両が、進行方向に対し右側へ傾斜すると、右側車輪のアシスト力を強くする。 (B) Mode B (low speed mode): Typically, it is a low speed mode of 2 to 5 km / h, and performs control for suppressing wobbling of the vehicle body. In this mode, when the assist force is strong and the tilt angle θ of the vehicle body increases, the difference in assist force between the left and right wheels increases. Increase the assist force of the inclined wheel. That is, when the vehicle tilts to the right with respect to the traveling direction, the assist force of the right wheel is increased.

(C)モードC(中速モード):典型的には、5−10km/hの中速モードであり、車両の旋回をアシストするための制御を行なう。本モードにおいては、アシスト力が若干弱くなり、車体の傾斜角度θが大きくなると、左右の車輪のアシスト力の違いが大きくなる。傾いた側と反対側の車輪のアシスト力を強くする。すなわち、車両が、進行方向に対し右側へ傾斜すると、左側車輪のアシスト力を強くする。 (C) Mode C (medium speed mode): Typically, it is a medium speed mode of 5-10 km / h, and performs control for assisting turning of the vehicle. In this mode, when the assist force is slightly weakened and the vehicle body inclination angle θ is increased, the difference in assist force between the left and right wheels increases. Increase the assist force of the wheel on the opposite side to the inclined side. That is, when the vehicle tilts to the right with respect to the traveling direction, the assist force of the left wheel is increased.

(D)モードN(高速モード):典型的には、10−20km/hの高速モードであり、車両の旋回をアシストするための制御を行なう。本モードにおいては、アシスト力が弱くなり、車体の傾斜角度θが大きくなると、左右の車輪のアシスト力の違いが大きくなる。傾いた側と反対側の車輪のアシスト力を強くする。すなわち、車両が、進行方向に対し右側へ傾斜すると、左側車輪のアシスト力を強くする。 (D) Mode N (high speed mode): Typically, this is a high speed mode of 10-20 km / h, and performs control to assist turning of the vehicle. In this mode, when the assist force is weakened and the tilt angle θ of the vehicle body is increased, the difference in assist force between the left and right wheels is increased. Increase the assist force of the wheel on the opposite side to the inclined side. That is, when the vehicle tilts to the right with respect to the traveling direction, the assist force of the left wheel is increased.

各モードにおけるアシスト力の左右比は、図9に示す通りである。図9は一例であるので、車両の性質やテスト結果により、速度a、b、c、m、n、傾斜角度θ1、θ2、θ3、表内のアシスト力の左右比は、変更でき、アシスト制御プログラムに反映できる。また、図8のフローチャートや上述の式(1)で使用したx、k、zや、計測トルク値と実行トルク値の変換式も、変更可能であり、アシスト制御プログラムに反映できる。   The left / right ratio of the assist force in each mode is as shown in FIG. Since FIG. 9 is an example, the speeds a, b, c, m, n, the inclination angles θ1, θ2, θ3, and the left / right ratio of the assist force in the table can be changed depending on the property of the vehicle and the test results. Can be reflected in the program. Further, x, k, z used in the flowchart of FIG. 8 and the above equation (1) and the conversion formula between the measured torque value and the execution torque value can be changed and reflected in the assist control program.

図9の表および上述の定数や変換表を車体コントローラ114内のメモリに記憶し、必要に応じて、書きかえられるようにしても良い。アシスト制御プログラムを実行する時にそれらの定数や変換値をメモリから読み込むようにしても良い。   The table in FIG. 9 and the above-described constants and conversion table may be stored in a memory in the vehicle body controller 114 so that they can be rewritten as necessary. These constants and conversion values may be read from the memory when the assist control program is executed.

本実施例では図8、9、10において、A、B、C、Nの4つのモードを設けたが、車両の速度をより細かく分割し、5つ以上のモードを設けても良い。同様に、車両の速度をより大きく分割し、3つ以下のモードを設けても良い。   In this embodiment, four modes A, B, C, and N are provided in FIGS. 8, 9, and 10, but the vehicle speed may be divided more finely and five or more modes may be provided. Similarly, the speed of the vehicle may be further divided and three or less modes may be provided.

同様に、図9、図10において、車両の傾斜角度θや角速度ωをより細かく、あるいは、より粗く分類し、左右のアシスト力の割合を定めても良い。   Similarly, in FIGS. 9 and 10, the vehicle tilt angle θ and the angular velocity ω may be classified more finely or coarsely to determine the ratio of the left and right assist forces.

4. 変形例
図10は、図9と類似しているが、車体の傾斜角度θ(deg)の代わりに車体の傾きの角速度ω(deg/sec)を使用している。車体には傾斜センサ106の代わりに、あるいは、追加して、加速度センサ(図示しない)を設ける。加速度センサからの信号を車体コントローラ114が受信する(図8のS805)。図9の場合と同様に、モードと角速度ωから、式(1)で計算したアシストトルクTqMotθcを図に示された左右の比で分配して、第1の車輪のモータドライバ115と第2の車輪のモータドライバ116に対応する制御信号121を送信する。
4). Modified Example FIG. 10 is similar to FIG. 9, but uses an angular velocity ω (deg / sec) of the tilt of the vehicle body instead of the tilt angle θ (deg) of the vehicle body. The vehicle body is provided with an acceleration sensor (not shown) instead of or in addition to the tilt sensor 106. The vehicle body controller 114 receives a signal from the acceleration sensor (S805 in FIG. 8). As in the case of FIG. 9, the assist torque TqMotθc calculated by the equation (1) is distributed from the mode and the angular velocity ω in the right / left ratio shown in the figure, and the motor driver 115 of the first wheel and the second A control signal 121 corresponding to the wheel motor driver 116 is transmitted.

加速度センサは、代表的には、ジャイロセンサである。   The acceleration sensor is typically a gyro sensor.

角度センサを車両の進行方向の傾きを検出するように取り付けることにより、また、ジャイロセンサにより車体の前後の傾きや角速度を検出して、その信号を車体コントローラ114に取り込むようにしても良い。これらのセンサ出力から、車両が上り坂にあるか、下り坂にあるかを検出することができる。上り坂に対しては、アシスト比率Fを上げ、下り坂に対しては、アシスト比率Fを下げるように、制御をおこなっても良い。   The angle sensor may be attached so as to detect the inclination in the traveling direction of the vehicle, or the front and rear inclination and angular velocity of the vehicle body may be detected by the gyro sensor, and the signal may be taken into the vehicle body controller 114. From these sensor outputs, it is possible to detect whether the vehicle is uphill or downhill. Control may be performed such that the assist ratio F is increased for an uphill and the assist ratio F is decreased for a downhill.

クランク角センサ122を実装しなくても良い。その場合、計算式(1)のペダル角なまし係数zを定数として、アシストトルクTqMotθcを計算する。   The crank angle sensor 122 may not be mounted. In this case, the assist torque TqMotθc is calculated using the pedal angle smoothing coefficient z in the calculation formula (1) as a constant.

上記記載は特定の実施例についてなされたが、本発明はそれに限らず、本発明の原理と添付の特許請求の範囲の範囲内で種々の変更及び修正をすることができることは当業者に明らかである。   While the above description has been made with respect to particular embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that the invention is not limited thereto and that various changes and modifications can be made within the scope of the principles of the invention and the appended claims. is there.

100 車両
101 第1の車輪
102 第2の車輪
103 第3の車輪
104 第1のモータ
105 第2のモータ
106 傾斜センサ
107 作動力センサ
108 速度センサ
109 バッテリ
110 ペダル
111 サドル
112 ハンドル
113 リンク機構
114 車体コントローラ
115 第1のモータドライバ
116 第2のモータドライバ
117 制御装置
118 傾斜信号
119 作動力信号
120 速度信号
121 制御信号
122 クランク角センサ
123 クランク角信号
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Vehicle 101 1st wheel 102 2nd wheel 103 3rd wheel 104 1st motor 105 2nd motor 106 Tilt sensor 107 Acting force sensor 108 Speed sensor 109 Battery 110 Pedal 111 Saddle 112 Handle 113 Link mechanism 114 Car body Controller 115 First motor driver 116 Second motor driver 117 Control device 118 Tilt signal 119 Operating force signal 120 Speed signal 121 Control signal 122 Crank angle sensor 123 Crank angle signal

Claims (10)

前輪部と後輪部のうちの少なくとも一方が左右一対の車輪から構成された、運転者の作動力によって推進することができるようになっている車両であって、
前記車両の状態の検知を行い、前記検知に応答して前記一対の車輪の各々の回転力を互いに独立に制御できるようになっており、
バッテリと、
前記バッテリに接続され、前記一対の車輪のうちの一方の回転力を制御するためのモータ、及び前記一対の車輪のうちの他方の回転力を制御するためのモータから構成された一対のモータと、
前記状態の検知を行い、前記検知に基づく状態信号を送信するセンサと、
前記状態信号を演算処理して前記一対のモータを制御するための制御信号を送信する車体コントローラと、
前記車体コントローラから送信された前記制御信号に基づいて前記バッテリと前記一対のモータとの間の電力供給を制御するモータドライバと、
を備え、
前記検知した状態信号に応じて、前記モータドライバによって前記一対のモータの各々の出力を互いに独立に制御して、前記一対の車輪の各々の回転力を互いに独立に制御できる車両。
A vehicle configured to be propelled by a driver's operating force, wherein at least one of a front wheel portion and a rear wheel portion is composed of a pair of left and right wheels,
The state of the vehicle is detected, and the rotational force of each of the pair of wheels can be controlled independently of each other in response to the detection,
Battery,
A pair of motors connected to the battery and configured to control a rotational force of one of the pair of wheels and a motor for controlling the other rotational force of the pair of wheels; ,
A sensor that detects the state and transmits a state signal based on the detection;
A vehicle body controller that computes the state signal and transmits a control signal for controlling the pair of motors;
A motor driver for controlling power supply between the battery and the pair of motors based on the control signal transmitted from the vehicle body controller;
With
A vehicle capable of controlling the outputs of the pair of motors independently of each other by the motor driver in accordance with the detected state signal, and independently controlling the rotational forces of the pair of wheels.
前記状態信号は、車両の速度に関する信号を含み、前記車体コントローラは、前記車両の速度が、予め決められた複数の速度範囲のどこに属するかにより、前記一対の車輪の各々の回転力の制御を決定する、請求項1に記載の車両。   The status signal includes a signal related to a vehicle speed, and the vehicle body controller controls the rotational force of each of the pair of wheels according to where the vehicle speed belongs in a plurality of predetermined speed ranges. The vehicle according to claim 1, wherein the vehicle is determined. 前記状態信号は、車両の鉛直方向に対する傾斜角度に関する信号を含み、前記車体コントローラは、前記車両の傾斜角度が、予め決められた複数の傾斜角度範囲のどこに属するかにより、前記一対の車輪の各々の回転力の制御を決定する、請求項2に記載の車両。   The state signal includes a signal related to a tilt angle with respect to a vertical direction of the vehicle, and the vehicle body controller determines whether each of the pair of wheels depends on where the tilt angle of the vehicle belongs in a plurality of predetermined tilt angle ranges. The vehicle according to claim 2, wherein control of the rotational force is determined. 前記状態信号は、車両の鉛直方向に対する傾斜角速度に関する信号を含み、前記車体コントローラは、前記車両の傾斜角速度が、予め決められた複数の傾斜角速度範囲のどこに属するかにより、前記一対の車輪の各々の回転力の制御を決定する、請求項2に記載の車両。   The state signal includes a signal related to a tilt angular velocity with respect to a vertical direction of the vehicle, and the vehicle body controller determines whether each of the pair of wheels depends on where the tilt angular velocity of the vehicle belongs in a plurality of predetermined tilt angular velocity ranges. The vehicle according to claim 2, wherein control of the rotational force is determined. 前記車両の傾斜速度は、傾斜センサによって検出される、請求項3に記載の車両。   The vehicle according to claim 3, wherein the inclination speed of the vehicle is detected by an inclination sensor. 前記車両の傾斜角速度は、加速度センサによって検出される、請求項4に記載の車両。   The vehicle according to claim 4, wherein the inclination angular velocity of the vehicle is detected by an acceleration sensor. 前記状態信号は、作動力に関する信号を含み、前記一対のモータの出力値は、前記作動力と前記車両の速度によって決まる、請求項1乃至6のいずれかに記載の装置。   The apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the status signal includes a signal related to an operating force, and an output value of the pair of motors is determined by the operating force and a speed of the vehicle. 前記作動力は、作動力センサによって検出する、請求項7に記載の車両。   The vehicle according to claim 7, wherein the operating force is detected by an operating force sensor. 前記状態信号は、ペダルの回転円上での位置を示すクランク角に関する信号を含み、元気車体コントローラは、クランク角により、前記一対のモータの出力値を補正する、請求項7または8に記載の車両。   The said state signal contains the signal regarding the crank angle which shows the position on the rotation circle | round | yen of a pedal, and an energy vehicle body controller correct | amends the output value of a said pair of motor with a crank angle. vehicle. 前記一対の車輪の各々の回転力の制御は、前記一対のモータの出力値を変更することと、前記一対のモータの出力値を前記一対の車両のそれぞれへ分配する分配比率を変更することを含む、請求項9に記載の車両。   Control of the rotational force of each of the pair of wheels includes changing the output value of the pair of motors and changing a distribution ratio for distributing the output value of the pair of motors to each of the pair of vehicles. The vehicle according to claim 9.
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