JP3395619B2 - 補助動力装置付き車輛 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、モータの動力によ
って人力を補助する補助動力装置付き車輌に関する。
って人力を補助する補助動力装置付き車輌に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、補助動力装置付き車輌としては特
開平８−１１３１８４号に記載された補助動力装置付き
自転車が知られている。この補助動力装置付き自転車
は、走行速度が所定速度に達していない場合、走行速度
に応じて補助比率を補正するものである。
開平８−１１３１８４号に記載された補助動力装置付き
自転車が知られている。この補助動力装置付き自転車
は、走行速度が所定速度に達していない場合、走行速度
に応じて補助比率を補正するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら走行速度
に応じて補助比率を補正する方法では、道路の傾斜や気
象条件等の走行環境にかかわらず、所定速度に達した場
合、一定の割合で補助しているので、一定の電力量に対
して最適に電力を使用することができず、無駄な電力を
消費してしまい、その結果として車輌の走行距離を伸ば
すことが困難であるという問題点を有していた。
に応じて補助比率を補正する方法では、道路の傾斜や気
象条件等の走行環境にかかわらず、所定速度に達した場
合、一定の割合で補助しているので、一定の電力量に対
して最適に電力を使用することができず、無駄な電力を
消費してしまい、その結果として車輌の走行距離を伸ば
すことが困難であるという問題点を有していた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明は、人力駆動力を検出する人力駆動力検出手段
と、車輛の速度を検出する速度検出手段と、基準環境の
値を設定する基準環境設定手段と、設定した前記基準環
境の値と検出した前記車輛の速度と検出した前記人力駆
動力とから前記基準環境における加速度を算出する基準
環境における加速度算出手段と、検出した前記車輛の速
度から現在の加速度を算出する現在の加速度算出手段
と、電動駆動で補助する電動駆動部と、この電動駆動部
の補助比率を決定する補助比率決定手段とを有し、算出
した前記基準環境における加速度と算出した前記現在の
加速度とを比較して、前記補助比率を変更することを特
徴とするものである。
に本発明は、人力駆動力を検出する人力駆動力検出手段
と、車輛の速度を検出する速度検出手段と、基準環境の
値を設定する基準環境設定手段と、設定した前記基準環
境の値と検出した前記車輛の速度と検出した前記人力駆
動力とから前記基準環境における加速度を算出する基準
環境における加速度算出手段と、検出した前記車輛の速
度から現在の加速度を算出する現在の加速度算出手段
と、電動駆動で補助する電動駆動部と、この電動駆動部
の補助比率を決定する補助比率決定手段とを有し、算出
した前記基準環境における加速度と算出した前記現在の
加速度とを比較して、前記補助比率を変更することを特
徴とするものである。
【０００５】また本発明の補助動力装置付き車輌は、上
記方法において基準環境における加速度の算出を、車輌
の運動方程式を用いることにより行うことを特徴とす
る。
記方法において基準環境における加速度の算出を、車輌
の運動方程式を用いることにより行うことを特徴とす
る。
【０００６】また本発明における上記運動方程式はｍを
車輌全体重量、ｘを車輌の変位、ｄを車輌走行抵抗、ｇ
を重力加速度、θを路面の傾斜角、Ｆｈを人力駆動力、
ｂを補助比率とした時、
車輌全体重量、ｘを車輌の変位、ｄを車輌走行抵抗、ｇ
を重力加速度、θを路面の傾斜角、Ｆｈを人力駆動力、
ｂを補助比率とした時、
【０００７】
【数２】
【０００８】とすることを特徴とする。
【０００９】これにより、車輌全体として走行環境に応
じた制御を実現し、補助動力装置付き車輌の走行距離を
伸ばすことが可能になる。
じた制御を実現し、補助動力装置付き車輌の走行距離を
伸ばすことが可能になる。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、人力駆動力を検出する人力駆動力検出手段と、車輛
の速度を検出する速度検出手段と、基準環境の値を設定
する基準環境設定手段と、設定した前記基準環境の値と
検出した前記車輛の速度と検出した前記人力駆動力とか
ら前記基準環境における加速度を算出する基準環境にお
ける加速度算出手段と、検出した前記車輛の速度から現
在の加速度を算出する現在の加速度算出手段と、電動駆
動で補助する電動駆動部と、この電動駆動部の補助比率
を決定する補助比率決定手段とを有し、算出した前記基
準環境における加速度と算出した前記現在の加速度とを
比較して、前記補助比率を変更するものであり、基準環
境走行時との負荷の差異を加速度で判断し、走行環境に
適切な補助比率で電動駆動の補助を行うため、無駄な消
費電力をおさえ、１回充電当たりの走行距離、走行時間
を長くし、さらにバッテリー寿命による交換時期を遅く
させるという作用を有する。
は、人力駆動力を検出する人力駆動力検出手段と、車輛
の速度を検出する速度検出手段と、基準環境の値を設定
する基準環境設定手段と、設定した前記基準環境の値と
検出した前記車輛の速度と検出した前記人力駆動力とか
ら前記基準環境における加速度を算出する基準環境にお
ける加速度算出手段と、検出した前記車輛の速度から現
在の加速度を算出する現在の加速度算出手段と、電動駆
動で補助する電動駆動部と、この電動駆動部の補助比率
を決定する補助比率決定手段とを有し、算出した前記基
準環境における加速度と算出した前記現在の加速度とを
比較して、前記補助比率を変更するものであり、基準環
境走行時との負荷の差異を加速度で判断し、走行環境に
適切な補助比率で電動駆動の補助を行うため、無駄な消
費電力をおさえ、１回充電当たりの走行距離、走行時間
を長くし、さらにバッテリー寿命による交換時期を遅く
させるという作用を有する。
【００１１】請求項２に記載の発明は、基準環境におけ
る加速度の算出を車輌の運動方程式を用いることにより
行うものであり、前記基準環境における加速度を正確に
算出するという作用を有する。
る加速度の算出を車輌の運動方程式を用いることにより
行うものであり、前記基準環境における加速度を正確に
算出するという作用を有する。
【００１２】請求項３に記載の発明は、ｍを車輌全体重
量、ｘを車輌の変位、ｄを車輌走行抵抗、ｇを重力加速
度、θを路面の傾斜角、Ｆｈを人力駆動力、ｂを補助比
率とした時、前記車輌の運動方程式を
量、ｘを車輌の変位、ｄを車輌走行抵抗、ｇを重力加速
度、θを路面の傾斜角、Ｆｈを人力駆動力、ｂを補助比
率とした時、前記車輌の運動方程式を
【００１３】
【数３】
【００１４】とするものであり、走行抵抗を加味した走
行環境に適切な補助比率で電動駆動の補助を行う作用を
有する。
行環境に適切な補助比率で電動駆動の補助を行う作用を
有する。
【００１５】また本願発明は、基準環境の値として路面
抵抗や傾斜角等の走行環境の値を利用するものであり、
使用環境に合わせた適切な補助比率で電動駆動の補助を
行う作用を有する。
抵抗や傾斜角等の走行環境の値を利用するものであり、
使用環境に合わせた適切な補助比率で電動駆動の補助を
行う作用を有する。
【００１６】以下、本発明の実施の形態について図１か
ら図４を用いて説明する。
ら図４を用いて説明する。
【００１７】（実施の形態１）
図１は補助比率を算出するブロック図を示し、図１にお
いて基準環境設定手段１は、道路の環境、気象条件等、
想定した基準環境における加速度を算出するために必要
な値を設定する。
いて基準環境設定手段１は、道路の環境、気象条件等、
想定した基準環境における加速度を算出するために必要
な値を設定する。
【００１８】速度検出手段２、人力駆動力検出手段４
は、それぞれ車輌の速度と車輌運転のための人力駆動力
を検出する。基準環境における加速度を算出する手段６
は、基準環境設定手段１で設定した基準環境の値と速
度、人力駆動力から想定した基準環境における加速度を
算出する。一方、現在の加速度を算出する手段８は速度
の値から現在の加速度９を算出する。補助比率決定手段
１０は、これら基準環境における加速度及び現在の加速
度の２つの加速度を比較判断することにより現在の走行
環境における適切な補助比率を決定し、電動駆動部１１
を制御する。なお、現在の加速度を速度から算出してい
るが、この方法は微分を用いてもその他の方法であって
もよい。また、直接加速度を検出してもよいし、他の算
出手段を用いてもよい。
は、それぞれ車輌の速度と車輌運転のための人力駆動力
を検出する。基準環境における加速度を算出する手段６
は、基準環境設定手段１で設定した基準環境の値と速
度、人力駆動力から想定した基準環境における加速度を
算出する。一方、現在の加速度を算出する手段８は速度
の値から現在の加速度９を算出する。補助比率決定手段
１０は、これら基準環境における加速度及び現在の加速
度の２つの加速度を比較判断することにより現在の走行
環境における適切な補助比率を決定し、電動駆動部１１
を制御する。なお、現在の加速度を速度から算出してい
るが、この方法は微分を用いてもその他の方法であって
もよい。また、直接加速度を検出してもよいし、他の算
出手段を用いてもよい。
【００１９】（実施の形態２）
図１に示す上記基準環境における加速度を算出する手段
６は、車輌の運動方程式を用いて加速度を算出すること
により、正確な基準環境の加速度を得ることができる。
６は、車輌の運動方程式を用いて加速度を算出すること
により、正確な基準環境の加速度を得ることができる。
【００２０】図２は所定の車輌の運動方程式を
【００２１】
【数４】
【００２２】とした時の基準環境における人力駆動力と
加速度の関係を示したものである。（数４）の右辺第２
項は、電動駆動部による補助動力を表している。図２に
おいて、電源スイッチ（図示せず）投入後、基準環境に
おける加速度算出手段６は、基準環境設定手段１の値と
補助比率の初期値と、所定期間速度と人力駆動力を代入
することにより基準環境における人力駆動力と加速度の
関係を求めることができる。所定期間経過後、基準環境
における加速度と速度から算出した現在の加速度を比較
し、現在の加速度が基準環境における加速度より大であ
る場合（図２の線より上側の領域）、電動駆動部１１に
よる補助が過大であると判断して補助比率を初期値より
小である値に変更する。また走行環境が変化して現在の
加速度が基準環境における加速度より小である場合は、
電動駆動部１１による補助が過小であると判断して変更
していた補助比率を現在より大である値に変更する。
（数４）において、ｄ＝０とすることにより車輌走行抵
抗がほとんどない走行環境を基準環境にすることができ
る。なお、変更する補助比率の値は予め設定してもよい
し、基準環境における加速度と現在の加速度の割合に応
じてその都度算出してもよい。予め設定する場合も複数
個の値を用意して、適切なものを選択する方法としても
よい。また、電動駆動部１１による補助が過小であると
判断して変更していた補助比率を現在より大である値に
変更するとしたが、この値は予め設定してもよいし、基
準環境における加速度と現在の加速度の割合に応じてそ
の都度算出してもよい。予め設定する場合も複数個の値
を用意して、適切なものを選択する方法としてもよい。
基準環境における人力駆動力と加速度の関係は補助比率
を初期値のまま算出してもよいし、補助比率を変更する
度に算出しなおしてもよい。さらに、所定の運動方程式
を（数４）としたが、（数４）に速度の２乗に比例する
項を加える等の補正を行ってもよい。
加速度の関係を示したものである。（数４）の右辺第２
項は、電動駆動部による補助動力を表している。図２に
おいて、電源スイッチ（図示せず）投入後、基準環境に
おける加速度算出手段６は、基準環境設定手段１の値と
補助比率の初期値と、所定期間速度と人力駆動力を代入
することにより基準環境における人力駆動力と加速度の
関係を求めることができる。所定期間経過後、基準環境
における加速度と速度から算出した現在の加速度を比較
し、現在の加速度が基準環境における加速度より大であ
る場合（図２の線より上側の領域）、電動駆動部１１に
よる補助が過大であると判断して補助比率を初期値より
小である値に変更する。また走行環境が変化して現在の
加速度が基準環境における加速度より小である場合は、
電動駆動部１１による補助が過小であると判断して変更
していた補助比率を現在より大である値に変更する。
（数４）において、ｄ＝０とすることにより車輌走行抵
抗がほとんどない走行環境を基準環境にすることができ
る。なお、変更する補助比率の値は予め設定してもよい
し、基準環境における加速度と現在の加速度の割合に応
じてその都度算出してもよい。予め設定する場合も複数
個の値を用意して、適切なものを選択する方法としても
よい。また、電動駆動部１１による補助が過小であると
判断して変更していた補助比率を現在より大である値に
変更するとしたが、この値は予め設定してもよいし、基
準環境における加速度と現在の加速度の割合に応じてそ
の都度算出してもよい。予め設定する場合も複数個の値
を用意して、適切なものを選択する方法としてもよい。
基準環境における人力駆動力と加速度の関係は補助比率
を初期値のまま算出してもよいし、補助比率を変更する
度に算出しなおしてもよい。さらに、所定の運動方程式
を（数４）としたが、（数４）に速度の２乗に比例する
項を加える等の補正を行ってもよい。
【００２３】（実施の形態３）
人力駆動力は一般に図３に示すように脈動したものとな
っている。従ってこのままの値を用いて制御を行うと、
頻繁に補助比率を変更することになり、乗り心地として
違和感があるものとなってしまう。そこで脈動する人力
駆動力そのままの値ではなく実効値を用いることにより
補助比率の変更が滑らかなものとなり、乗り心地に違和
感がなくなる。
っている。従ってこのままの値を用いて制御を行うと、
頻繁に補助比率を変更することになり、乗り心地として
違和感があるものとなってしまう。そこで脈動する人力
駆動力そのままの値ではなく実効値を用いることにより
補助比率の変更が滑らかなものとなり、乗り心地に違和
感がなくなる。
【００２４】（実施の形態４）
１台の補助動力装置付き車輌を複数の人が乗る場合、乗
り手によって適切な基準環境が異なる。従って、基準環
境設定手段１で設定した値に体重、体格等の個人情報を
利用することにより、乗り手にあった適切な基準環境を
設定することができ、適切な電動駆動の補助を行うこと
ができる。なお、体重はｍの値に、体格はｄの値に主に
影響するが、これ以外の値に影響するものがあれば、そ
れについて値を変更してもよい。また、体重や体格以外
の個人情報の値でも所定の運動方程式に影響があるもの
については該当する値を変更してもよい。
り手によって適切な基準環境が異なる。従って、基準環
境設定手段１で設定した値に体重、体格等の個人情報を
利用することにより、乗り手にあった適切な基準環境を
設定することができ、適切な電動駆動の補助を行うこと
ができる。なお、体重はｍの値に、体格はｄの値に主に
影響するが、これ以外の値に影響するものがあれば、そ
れについて値を変更してもよい。また、体重や体格以外
の個人情報の値でも所定の運動方程式に影響があるもの
については該当する値を変更してもよい。
【００２５】（実施の形態５）
通勤や通学路等のように走行経路が予めわかっている場
合、路面抵抗や傾斜角等の走行環境の値を利用すること
により、正確に基準環境を設定することができ、適切な
電動駆動の補助を行うことができる。なお、路面抵抗や
傾斜角以外の走行環境の値でも、所定の運動方程式に影
響があるものについては該当する値を変更してもよい。
合、路面抵抗や傾斜角等の走行環境の値を利用すること
により、正確に基準環境を設定することができ、適切な
電動駆動の補助を行うことができる。なお、路面抵抗や
傾斜角以外の走行環境の値でも、所定の運動方程式に影
響があるものについては該当する値を変更してもよい。
【００２６】
【発明の効果】以上のように本発明では、基準環境を想
定し、基準環境における加速度と、現在の加速度を比較
し適切な補助比率を決定することにより、車輌全体とし
て走行環境に応じた制御を実現し、無駄な電力の消費を
おさえ、補助動力装置付き車輌の走行距離を伸ばすこと
が可能となる。
定し、基準環境における加速度と、現在の加速度を比較
し適切な補助比率を決定することにより、車輌全体とし
て走行環境に応じた制御を実現し、無駄な電力の消費を
おさえ、補助動力装置付き車輌の走行距離を伸ばすこと
が可能となる。
【図１】本発明の一実施の形態による補助動力装置付き
車輌の制御方法における補助比率を算出するブロック図
車輌の制御方法における補助比率を算出するブロック図
【図２】基準環境における人力駆動力と加速度の関係を
示す図
示す図
【図３】脈動する人力駆動力を示す図
１ 基準環境設定手段
２ 速度検出手段
４ 人力駆動力検出手段
６ 基準環境における加速度算出手段
８ 現在の加速度算出手段
１０ 補助比率決定手段
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 谷田 正人
大阪府門真市大字門真1006番地 松下電
器産業株式会社内
(72)発明者 山本 秀樹
大阪府門真市大字門真1006番地 松下電
器産業株式会社内
(72)発明者 西村 寿夫
大阪府門真市大字門真1006番地 松下電
器産業株式会社内
(56)参考文献 特開 平８−251980（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B62M 23/02
B60L 15/00
Claims (3)
- 【請求項１】 人力駆動力を検出する人力駆動力検出手
段と、車輛の速度を検出する速度検出手段と、基準環境
の値を設定する基準環境設定手段と、設定した前記基準
環境の値と検出した前記車輛の速度と検出した前記人力
駆動力とから前記基準環境における加速度を算出する基
準環境における加速度算出手段と、検出した前記車輛の
速度から現在の加速度を算出する現在の加速度算出手段
と、電動駆動で補助する電動駆動部と、この電動駆動部
の補助比率を決定する補助比率決定手段とを有し、算出
した前記基準環境における加速度と算出した前記現在の
加速度とを比較して、前記補助比率を変更することを特
徴とする補助動力装置付き車輛。 - 【請求項２】 基準環境における加速度算出手段におい
て、車輛の運動方程式を用いて算出することを特徴とす
る請求項１に記載の補助動力装置付き車輛。 - 【請求項３】 ｍを車輛全体重量、ｘを車輛の変位、ｄ
を車輛走行抵抗、ｇを重力加速度、θを路面の傾斜角、
Ｆｈを人力駆動力、ｂを補助比率とし、車輛の運動方程
式を 【数１】 とすることを特徴とする請求項２に記載の補助動力装置
付き車輛。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35442997A JP3395619B2 (ja) | 1997-12-24 | 1997-12-24 | 補助動力装置付き車輛 |
| TW87121563A TW387848B (en) | 1997-12-24 | 1998-12-23 | Vehicle with power assist unit and its controlling |
| DE69840090T DE69840090D1 (de) | 1997-12-24 | 1998-12-23 | Fahrzeug mit Hilfsmotor und Verfahren zu dessen Regelung |
| EP19980310636 EP0926059B8 (en) | 1997-12-24 | 1998-12-23 | Vehicle with power assist unit and controlling method therefor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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