JP2021091291A - 電動自転車及び電動自転車の制御装置 - Google Patents
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Abstract
Description
<構成>
図1は、実施の形態1に係る電動自転車1の側面図である。
車体10は、フレーム11と、前輪12と、後輪13と、サドル15と、ハンドル14と、クランク16と、ペダル17と、図示しないスプロケットと、チェーン19とを備える。
図3は、実施の形態1に係る電動自転車1のハンドル及び操作部21の斜視図である。
手動スイッチ22は、第2モードを実行するための押し歩き操作又は自走させる操作を受け付ける機械式のスイッチである。手動スイッチ22は、例えばモーメンタリ型のスイッチである。具体的には、人によって手動スイッチ22が押下されている期間では、操作部21は、第2モードを実行するための第2モードオン信号を制御装置42(後述)に出力し続ける。一方、手動スイッチ22が押下されていない期間には、操作部21は、第2モードオン信号を制御装置42に出力しない。
図1及び図3に示すように、クランク回転センサ31は、第1モード及び第2モードの実行時に、単位時間当たりのクランク16の回転数を検出する。クランク回転センサ31は、歯車状の回転体と、回転体の歯を挟むように配置された光出射部と受光部とを有する光検出器とを有することで実現する。クランク回転センサ31は、検出したクランク16の回転数を示すクランク回転数情報を制御装置42に出力する。なお、クランク回転センサ31は、クランク16の回転数を検出することができればいかなる構成でもよい。クランク回転センサ31は、第3センサの一例である。
モータ回転センサ32は、電動モータ41の回転軸の近傍に配置される。モータ回転センサ32は、第1モード及び第2モードの実行時に、電動自転車1の加速度に関する情報を出力する。モータ回転センサ32は、電動モータ41の単位時間当たりの回転数を検出し、モータ回転数情報を出力するホールICセンサである。モータ回転数情報は、電動モータ41の単位時間当たりの回転数に基づいて電動自転車1の加速度を算出することができる情報であり、電動自転車1の加速度に関する情報に含まれる。本実施の形態では、電動自転車1の加速度とは、主に第2モード実行時における車体10の加速度である。モータ回転センサ32は、第1センサの一例であり、出力部の一例でもある。
踏力センサ33は、磁歪式のトルクセンサであり、ペダル17への人力駆動力に基づいてクランク軸161が回転することにより発生する人力駆動力を検出する。踏力センサ33は、コイルと、磁歪発生部とを有する。例えば、ペダル17に踏力が加えられて人力駆動力が発生した場合に、磁歪発生部に歪みが発生する。磁歪発生部には、透磁率が増加する部位と減少する部位とが発生する。踏力センサ33は、このコイルのインダクタンス差を検出することで、人力駆動力を検出する。踏力センサ33は、検出した人力駆動力を示す踏力情報を制御装置42に出力する。なお、踏力センサ33の構成は特に限定されず、ペダル17への人力駆動力が検出できればいかなる構成でもよい。
車速センサ34は、第1モード及び第2モードの実行時に、電動自転車1の速度を検出する。車速センサ34は、検出した電動自転車1の速度を示す速度情報を制御装置42に出力する。例えば車速センサ34は、前輪12又は後輪13の回転から電動自転車1の速度を検出し、速度を示す速度情報を制御装置42に出力するホイルセンサ等の速度センサである。車速センサ34は、第2センサの一例である。
変速機計測部35は、後輪13の変速機70の段を計測し、変速機70の段を示す情報を制御装置42へ送信する。変速機70の段の計測は、例えば、変速機切替装置が出力する変速機70の段を示す情報を制御装置42に出力することで実現してもよい。
モータ駆動ユニット40は、車体10に取り付けられ、電動モータ41と、制御装置42とを有する。モータ駆動ユニット40は、電動モータ41及び制御装置42を、樹脂製又は金属製の筐体に収納してユニット化される。筐体の内部には、クランク回転センサ31、モータ回転センサ32及び踏力センサ33等が設けられる。
バッテリー50は、電動モータ41の駆動用の電力を貯める蓄電池である。バッテリー50は、例えば、二次電池であるが、キャパシタ等であってもよい。バッテリー50は、電動モータ41に電気的に接続されている。具体的には、バッテリー50は電動モータ41に対して電力を供給する。
前照灯60は、バッテリー50から供給される電力によって、電動自転車1の進行方向に向けて光を発する照明装置である。前照灯60は、操作部21を介して、人による操作を受け付けることで点灯したり消灯したりする。前照灯60は、操作部21のライトスイッチによって、点灯と消灯とが切り替えられる。
変速機70は、互いにギア比の異なる複数の駆動力伝達経路を有する遊星ギア、多段ギア等の周知の変速機構で構成されている。変速機70は、駆動力伝達経路を切り換えることで、例えば、低速段(Lowギア)、中速段(Middleギア)、高速段(Topギア)等に変速可能である。
ここでは、予め手動スイッチ22がオンされる場合を想定した、電動自転車1の制御処理について、図4を用いて説明する。また、以下の説明では、主に電動自転車1を押し歩く場合を想定するが、電動自転車1が自走する場合も同様であるため、その説明を省略する。
図6は、比較例における電動自転車において、電動モータの出力を平地に設定した場合の、電動自転車の速度(車速)と時間との関係、及び、電動モータの出力と時間との関係を示す図である。
次に、本実施の形態における電動自転車1および電動自転車1の制御装置42の作用効果について説明する。
<構成>
本実施の形態の電動自転車2および電動自転車2の制御装置42の構成を、図8を用いて説明する。
図8に示すように、加速度センサ36は、第1モード及び第2モードの実行時に、電動自転車2の加速度を検出する。加速度センサ36は、検出した電動自転車2の加速度を示す加速度情報を制御装置42に出力する。例えば加速度センサ36は、歪抵抗方式としてピエゾ抵抗を用い、加速時に加わるピエゾ抵抗の変化に応じて、電動自転車2の加速度を検出し、加速度を示す加速度情報を制御装置42に出力する。加速度センサ36は、第1センサの一例である。なお、加速度センサ36は、電動自転車2の加速度を検知することができればいかなる構成でもよい。
制御装置42の制御部43は、第2モードの実行時において、加速度センサ36から電動自転車2の加速度に関する情報を取得する。電動自転車2の加速度に関する情報は、情報に基づいて電動自転車2の加速度を算出可能な電動モータ41の回転数を示すモータ回転数情報の他に、電動自転車2の実際の加速度を示す加速度情報等を含む。
ここでは、予め手動スイッチ22がオンされる場合を想定した、電動自転車2の制御処理について、図9を用いて説明する。
次に、本実施の形態における電動自転車2および電動自転車2の制御装置42の作用効果について説明する。
以上、本開示について、実施の形態1、2に基づいて説明したが、本開示は、これら実施の形態1、2等に限定されるものではない。
10 車体
16 クランク
31 クランク回転センサ(第3センサ)
32 モータ回転センサ(第1センサ、出力部)
34 車速センサ(第2センサ)
36 加速度センサ(第1センサ)
41 電動モータ
42 制御装置
43 制御部
Claims (7)
- 電動モータと、
車体への押力に、前記電動モータによる補助駆動力を付加して押し歩く、又は、前記補助駆動力を付加して自走させるモードを実行する制御部と、
前記モードの実行時に、前記車体の加速度に関する情報を出力する第1センサとを備え、
前記制御部は、前記モードの実行時に、
前記加速度に関する情報に基づく前記車体の加速度が第1閾値以上となると、前記補助駆動力の増加値を小さくするように前記電動モータを制御し、
前記車体の加速度が前記第1閾値未満となると、前記補助駆動力の増加値を大きくするように前記電動モータを制御する
電動自転車。 - 前記制御部は、前記モードの実行時に、前記車体の前記加速度が前記第1閾値よりも大きい第2閾値以上となると、前記第1閾値以上前記第2閾値未満の場合に前記電動モータが前記車体に付与する前記補助駆動力よりも、前記電動モータの前記補助駆動力を小さくする、又は、前記電動モータを停止させる
請求項1に記載の電動自転車。 - 前記第1センサは、前記電動モータの単位時間当たりの回転数を検出し、モータ回転数情報を出力するホールICセンサであり、
前記モータ回転数情報は、前記車体の加速度に関する情報に含まれる
請求項1又は2に記載の電動自転車。 - 前記第1センサは、前記車体の加速度を検出し、加速度情報を出力する加速度センサであり、
前記加速度情報は、前記車体の加速度に関する情報に含まれる
請求項1又は2に記載の電動自転車。 - さらに、前記モードの実行時に、前記車体の速度を検出して出力する第2センサを備え、
前記制御部は、前記モードの実行時に、前記第2センサが検出した前記車体の速度に基づいて、前記車体の加速度を補正する
請求項1〜4のいずれか1項に記載の電動自転車。 - さらに、前記モードの実行時に、クランクの回転数を検出して出力する第3センサを備え、
前記制御部は、前記モードの実行時に、前記第3センサが検出した前記クランクの回転数から算出した前記車体の速度に基づいて、前記車体の加速度を補正する
請求項1〜4のいずれか1項に記載の電動自転車。 - 車体への押力に、電動モータによる補助駆動力を付加して押し歩く、又は、前記補助駆動力を付加して自走させるモードを実行する制御部と、
前記モードの実行時に、前記車体の加速度に関する情報を出力する出力部とを備え、
前記制御部は、前記モードの実行時に、
前記加速度に関する情報に基づく前記車体の加速度が第1閾値以上となると、前記補助駆動力の増加値を小さくするように前記電動モータを制御し、
前記車体の加速度が前記第1閾値未満となると、前記補助駆動力の増加値を大きくするように前記電動モータを制御する
電動自転車の制御装置。
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- 2019-12-10 JP JP2019222938A patent/JP7349639B2/ja active Active
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