JP3530252B2 - 電動自転車 - Google Patents
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- JP3530252B2 JP3530252B2 JP05558895A JP5558895A JP3530252B2 JP 3530252 B2 JP3530252 B2 JP 3530252B2 JP 05558895 A JP05558895 A JP 05558895A JP 5558895 A JP5558895 A JP 5558895A JP 3530252 B2 JP3530252 B2 JP 3530252B2
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
- B62M6/00—Rider propulsion of wheeled vehicles with additional source of power, e.g. combustion engine or electric motor
- B62M6/40—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor
- B62M6/45—Control or actuating devices therefor
- B62M6/50—Control or actuating devices therefor characterised by detectors or sensors, or arrangement thereof
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
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- B62M6/60—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor power-driven at axle parts
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Automatic Cycles, And Cycles In General (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、電動自転車に関し、
特に電動機による補助駆動力によって人力を補助するよ
うにした電動自転車に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来の電動自転車においては、人力によ
る主駆動力を検出する踏力センサと、バッテリが電動機
へ供給するバッテリ電流に基づいて電動機トルクを検出
するバッテリ電流センサとを備え、それらのセンサ出力
に基づいて電動機による補助駆動力を制御するようにし
たもの（例えば、特開平４−１００７９０号公報参照）
や、主駆動力が所定値を越えたときのみ、電動機に補助
駆動力を出力させるもの（例えば、特開平５−２４６３
７８号公報参照）などが知られている。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】電動自転車では、周知
のように本来の人力による主駆動力、即ち踏力に電動機
による補助駆動力を付与して自転車を駆動するものであ
る。踏力は２つのペダルが互いに水平方向に位置すると
きにほぼ最大となり、互いに垂直方向に位置するときに
ほぼ最小となって周期的に変化するため、踏力に補助駆
動力を付与するタイミングが電動自転車の乗り心地を左
右する。 【０００４】ところで、従来の電動自転車においては、
踏力と補助駆動力とが同期的に変化するため、加減速が
激しく滑らかに走行できないという問題点があった。こ
の発明はこのような事情を考慮してなされたもので、踏
力に対して補助駆動力を適度に遅延させることにより、
滑らかに走行することが可能な電動自転車を提供するも
のである。 【０００５】 【課題を解決するための手段】この発明は、人力による
主駆動力と、電動機による補助駆動力とによって駆動す
るように構成した電動自転車において、補助駆動力を生
成する電動機と、電動機へ電力を供給するためのバッテ
リと、主駆動力を検出する踏力センサと、補助駆動力を
検出する補助力センサと、検出される主駆動力に対応し
て電動機が補助駆動力を出力するように電動機への電力
供給量を制御する制御手段からなる制御系を備え、その
制御系に、電動機の出力する補助駆動力を主駆動力に対
して遅延させる遅延手段を挿入したことを特徴とする電
動自転車を提供するものである。 【０００６】この発明における人力による主駆動力と
は、通常の自転車に見られるように、人がペダルを踏み
付けて駆動輪に伝達する力であり、その伝達手段には従
来の自転車において公知のものを用いることができる。 【０００７】また、電動機による補助駆動力とは、自転
車に対して人力による主駆動力が作動するときに、電動
機から補助的に付与される駆動力のことである。 【０００８】電動機から自転車の駆動輪へ補助駆動力を
伝達する構成としては、電動機の出力を駆動輪の回転軸
へ数段のギヤやベルト又はチャーンを介して伝達する手
段や、電動機の出力軸をギヤで減速した後、駆動輪のタ
イヤ又はリムに伝達する手段などが用いられる。 【０００９】なお、駆動輪の回転速度が、電動機による
駆動回転速度よりも高いときに、電動機が駆動輪に対し
て制動力を与えないよう電動機と駆動輪とは一方向のク
ラッチを介して接続することが好ましい。 【００１０】電動機には、例えば、永久磁石励磁型の直
流ブラシモータを用いることができる。また、バッテリ
には、例えば、再充電可能なニッケル−カドミウム電池
を用いてもよい。 【００１１】踏力センサは、人力による主駆動力を検出
するセンサであり、これには、ペダルから駆動輪までの
主駆動力の伝達系に介在して主駆動力に応じて機械的な
歪みや変形を生じる要素と、その歪みや変形量を電気信
号に変換するセンサ（例えば歪みゲージ、ポテンショメ
ータ、又は差動トランスなど）とを組合せたものが用い
られる。 【００１２】補助力センサは、電動機による補助駆動力
を検出するセンサであり、これには電動機から駆動輪ま
での補助駆動力の伝達系に介在して歪みや変形を検出す
るセンサを用いてもよいが、電動機トルクが電動機電流
に比例するので、電動機電流を検出する電流センサを用
いるのが簡便で好ましい。なお、電流センサには、シャ
ント抵抗やホール素子が用いられる。 【００１３】制御手段は、例えば１００〜１０００Ｈｚ
程度の一定の周波数つまり、１〜１０ｍｓの一定周期の
パルス信号を出力してスイッチング素子をオン・オフ
し、そのデューティ比を変化させて電動機をＰＷＭ制御
するものである。なお、スイッチング素子のデューティ
比とは、スイッチング素子を所定周期でオン・オフする
とき、その周期に対するオン時間の比率のことである。 【００１４】この場合制御手段は、例えば、踏力センサ
と補助力センサとの出力をうけて、主駆動力と補助駆動
力との差を演算する演算回路と、演算回路の出力をうけ
てその差が大きいほどデューティ比の大きいパルスをス
イッチング素子に供給するパルス発生回路から構成され
る。 【００１５】遅延手段とは、例えばコンデンサＣと抵抗
Ｒの組合せによるＣ−Ｒ積分回路や、インダクタンスＬ
と抵抗Ｒとの組合せによるＬ−Ｒ積分回路などを用いる
ことができる。そして、この遅延手段は、例えば、踏力
センサと上記演算回路との間、又は、演算回路とパルス
発生回路との間に挿入される。 【００１６】さらに、この発明は、車速を検出する車速
センサと、検出される車速が小さいほど遅延手段に長く
遅延させる遅延制御手段とをさらに備えてもよい。車速
センサとは、電動自転車の走行中の車速を検出するセン
サであり、これには、駆動輪の回転速度を計測するロー
タリーエンコーダ又はタコ−ジェネータが用いられる。 【００１７】遅延制御手段とは、前記遅延手段が、Ｃ−
Ｒ又はＬ−Ｒ積分回路で構成される場合には、その時定
数τ＝ＣＲ又はＬ／Ｒを変化させるものである。上記演
算回路、パルス発生回路、遅延手段および遅延制御手段
は、まとめてマイクロコンピュータで構成することがで
きる。 【００１８】 【作用】制御手段は、検出される主駆動力（踏力）に対
応して電動機が補助駆動力を出力するように、電動機へ
の電力供給量を制御し、遅延手段は、電動機の出力する
補助駆動力を主駆動力に対して遅延させる。従って、主
駆動力よりも遅れて補助駆動力が出力するので、電動自
転車に与えられる駆動力が平均化され、円滑な走行が得
られる。 【００１９】 【実施例】以下、図面に示す実施例に基づいてこの発明
を詳述する。これによって、この発明が限定されるもの
ではない。図１は、実施例の電動自転車の側面図、図２
はこの電動自転車の駆動系の構成説明図である。 【００２０】これらの図において、電動自転車本体１
は、人力駆動手段９および電動駆動手段１２によって駆
動する駆動輪２と、走行方向を決定する前輪３を有す
る。さらに本体１は、立パイプ４、上パイプ５、そして
下パイプ６とによって構成されたフレームを備え、立パ
イプ４の上端にはサドル７が設けてある。そして、上パ
イプ５と下パイプ６とが交わる部分の上方に前輪３の方
向を定めるハンドル８が設けてある。 【００２１】駆動輪２を駆動する人力駆動手段９は一般
の自転車と同様、ペダル１０を有し、使用者がペダル１
０を足で踏んで回転させることによってチェーン１１に
駆動力（踏力ともいう）が伝達され、その駆動力がスプ
ロケット１１ａと一方向クラッチ１１ｂと踏力センサ１
１ｃとを介して駆動輪２に伝達されて、駆動輪２が駆動
するようになっている。 【００２２】なお、踏力センサ１１ｃには、スプロケッ
ト１１ａの回転軸と駆動輪２の回転軸とを弾性体で接続
し、弾性体の歪みによって変位する磁石を検出コイルで
検出する構成のものを使用している。 【００２３】また、一方向クラッチ１１ｂは、踏力が駆
動輪２に与えようとする回転速度よりも実際の駆動輪２
の回転速度が高い時に、駆動輪２からチェーン１１に駆
動力が伝達されないように作用する。 【００２４】人力駆動手段９と併用して駆動輪２を駆動
する電動駆動手段１２は、駆動輪２上部に設けた充電可
能なバッテリ１３を電源とし、バッテリ１３から駆動輪
２のハブに設けた電動機１４に電力を供給する。 【００２５】電動駆動手段１２では、電動機１４からの
出力がギヤとベルトからなる減速機構１４ａにより減速
され一方向クラッチ１４ｂと車速センサ１４ｃを介して
駆動輪２に伝達される。一方向クラッチ１４ｂは、電動
機１４が駆動輪２に与えようとする回転速度よりも駆動
輪２の実際の回転速度の方が高い時に、駆動輪２から電
動機１４に駆動力が逆伝達されないように作用する。 【００２６】車速センサ１４ｃは、駆動輪２の回転軸に
設けられ、駆動輪２の回転速度に比例した周波数のパル
スを出力するロータリーエンコーダである。 【００２７】次に、この電動自転車の制御回路を図３を
用いて説明する。図３に示すように、電動機１４と電動
機電流センサ（以下電流センサという）２２との直列回
路に、スイッチング素子２１と電源スイッチ１９を介し
てバッテリ１３の電圧が印加され、この直列回路にフラ
イホイルダイオード２０が接続されている。 【００２８】１７はＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭからな
るマイクロコンピュータ（以下マイコンという）であ
る。マイコン１７は、車速センサ１４ｃと電流センサ２
２と踏力センサ１１ｃからの出力を受けて信号処理を行
い、パルスジェネレータ１８へデューティ制御信号を出
力する。パルスジェネレータ１８は、マイコン１７から
のデューティ制御信号に基づいてスイッチング素子２１
のデューティ比を制御する。 【００２９】なお、この実施例において、電動機１４に
は永久励磁式の直流ブラシモータ（最高出力３００Ｗ）
を、バッテリ１３には２４Ｖ、５Ａｈのニッケル−カド
ミウム電池を、電流センサ２２には、２．２５ｍΩのシ
ャント抵抗をそれぞれ使用している。また、マイコン１
７は、スイッチング素子２１を２４４Ｈｚの周波数でオ
ン・オフして、電動機１４をＰＷＭ制御するようになっ
ている。 【００３０】このような構成において、電動自転車のペ
ダル１０が使用者によって踏まれると、その踏力がチェ
ーン１１を介して駆動輪２へ伝達される。 【００３１】そこで、マイコン１７は、踏力センサ１１
ｃの出力信号ａおよび電流センサ２２の出力信号ｂをそ
れぞれ増幅率ＡとＢで増幅して主駆動力ＴLと補助駆動
力ＴMを算出し、それらの差（ＴL−ＴM）によってスイ
ッチング素子２１のデューティ比を変化させ、ＴMとＴL
との比率が一定になるように電動機１４の出力を制御す
る。 【００３２】そして、マイコン１７は、電動自転車の走
行を滑かにするため、図６のように、主駆動力ＴLに対
して、補助駆動力ＴMが遅れて出力されるように電動機
１４を制御する。しかし、この遅れ時間つまり補助駆動
力ＴMを与えるタイミングを低い車速に対応して設定す
ると、高い車速に対しては遅れ時間が過大となって、運
転者のペダル走行操作に違和感を与えることになる。 【００３３】従って、この実施例では、車速を検出し、
主駆動力ＴLに対する補助駆動力ＴMの遅れ時間を制御
し、車速が小さいほど遅れ時間を長くして、その違和感
を除くようにしている。 【００３４】図４および図５はマイクロコンピュータ１
７の制御機能を表わす２種類の等価回路例である。図４
および図５では、踏力センサ１１ｃの出力ａを増幅器Ａ
１で増幅して主駆動力ＴL算出する一方、電流センサ２
２の出力ｂを増幅器Ａ２で増幅して補助駆動力ＴMを算
出し、減算器Ｆで（ＴL−ＴM）を演算し、その演算値に
対応するデューティ比のパルスをパルスジェネレータ１
８に出力させ、そのパルス比によってスイッチング素子
２１をオン・オフして電動機１４を駆動する。 【００３５】そして、車速センサ１４ｃの出力する車速
ｃにほぼ反比例して遅延時間（時定数）が変化する遅延
回路（積分回路）Ｐが、図４においては、増幅器Ａ１と
減算器Ｆとの間に挿入され、図５においては、減算器Ｆ
とパルスジェネレータ１８との間に挿入される。従っ
て、図４および図５のいずれの等価回路においても、電
動機１４の出力する補助駆動力ＴMは、主駆動力ＴFに対
して、車速Ｃにほぼ反比例して遅延することになる。 【００３６】上記動作をマイコン１７に内蔵するプログ
ラムによって実行する場合の例について、図７のフロー
チャートを用いて説明する。先ず、ステップＳ１におい
て、スイッチング素子２１のデューティ比Ｄを適宜設定
し、踏力センサ１１ｃの出力ａおよび電流センサ２２の
出力ｂを読込んで主駆動力ＴLと補助駆動力ＴMとを算出
する（ステップＳ２、Ｓ３）。 【００３７】次に車速センサ１４ｃから車速ｃを読込ん
で（ステップＳ４）、その車速ｃに反比例する値、つま
り時定数τを演算する（ステップＳ５）。そして、主駆
動力ＴLと補助駆動力ＴMとの差を時定数τで除した値
を、ステップＳ１で設定したデューティ比Ｄに加算して
デューティ比Ｄ1を算出する（ステップＳ６）。 【００３８】このデューティ比Ｄ1を新しいデューティ
比Ｄとして（ステップＳ７）、スイッチング素子２１を
駆動する。ステップＳ２〜ステップＳ７の工程をくり返
えすことにより、電動機１４は、主駆動力ＴLに対応す
る補助駆動力ＴMを、車速ｃに反比例するように遅延さ
せて出力することになる。 【００３９】 【発明の効果】この発明によれば、主駆動力に対して補
助駆動力が適度に遅延して出力されるので、走行が円滑
で乗り心地のよい電動自転車を提供できる。さらに、車
速に対応してその遅延の程度が制御されるので、車速が
変化しても運転者にペダル走行操作に対する違和感を与
えることがない。
特に電動機による補助駆動力によって人力を補助するよ
うにした電動自転車に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来の電動自転車においては、人力によ
る主駆動力を検出する踏力センサと、バッテリが電動機
へ供給するバッテリ電流に基づいて電動機トルクを検出
するバッテリ電流センサとを備え、それらのセンサ出力
に基づいて電動機による補助駆動力を制御するようにし
たもの（例えば、特開平４−１００７９０号公報参照）
や、主駆動力が所定値を越えたときのみ、電動機に補助
駆動力を出力させるもの（例えば、特開平５−２４６３
７８号公報参照）などが知られている。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】電動自転車では、周知
のように本来の人力による主駆動力、即ち踏力に電動機
による補助駆動力を付与して自転車を駆動するものであ
る。踏力は２つのペダルが互いに水平方向に位置すると
きにほぼ最大となり、互いに垂直方向に位置するときに
ほぼ最小となって周期的に変化するため、踏力に補助駆
動力を付与するタイミングが電動自転車の乗り心地を左
右する。 【０００４】ところで、従来の電動自転車においては、
踏力と補助駆動力とが同期的に変化するため、加減速が
激しく滑らかに走行できないという問題点があった。こ
の発明はこのような事情を考慮してなされたもので、踏
力に対して補助駆動力を適度に遅延させることにより、
滑らかに走行することが可能な電動自転車を提供するも
のである。 【０００５】 【課題を解決するための手段】この発明は、人力による
主駆動力と、電動機による補助駆動力とによって駆動す
るように構成した電動自転車において、補助駆動力を生
成する電動機と、電動機へ電力を供給するためのバッテ
リと、主駆動力を検出する踏力センサと、補助駆動力を
検出する補助力センサと、検出される主駆動力に対応し
て電動機が補助駆動力を出力するように電動機への電力
供給量を制御する制御手段からなる制御系を備え、その
制御系に、電動機の出力する補助駆動力を主駆動力に対
して遅延させる遅延手段を挿入したことを特徴とする電
動自転車を提供するものである。 【０００６】この発明における人力による主駆動力と
は、通常の自転車に見られるように、人がペダルを踏み
付けて駆動輪に伝達する力であり、その伝達手段には従
来の自転車において公知のものを用いることができる。 【０００７】また、電動機による補助駆動力とは、自転
車に対して人力による主駆動力が作動するときに、電動
機から補助的に付与される駆動力のことである。 【０００８】電動機から自転車の駆動輪へ補助駆動力を
伝達する構成としては、電動機の出力を駆動輪の回転軸
へ数段のギヤやベルト又はチャーンを介して伝達する手
段や、電動機の出力軸をギヤで減速した後、駆動輪のタ
イヤ又はリムに伝達する手段などが用いられる。 【０００９】なお、駆動輪の回転速度が、電動機による
駆動回転速度よりも高いときに、電動機が駆動輪に対し
て制動力を与えないよう電動機と駆動輪とは一方向のク
ラッチを介して接続することが好ましい。 【００１０】電動機には、例えば、永久磁石励磁型の直
流ブラシモータを用いることができる。また、バッテリ
には、例えば、再充電可能なニッケル−カドミウム電池
を用いてもよい。 【００１１】踏力センサは、人力による主駆動力を検出
するセンサであり、これには、ペダルから駆動輪までの
主駆動力の伝達系に介在して主駆動力に応じて機械的な
歪みや変形を生じる要素と、その歪みや変形量を電気信
号に変換するセンサ（例えば歪みゲージ、ポテンショメ
ータ、又は差動トランスなど）とを組合せたものが用い
られる。 【００１２】補助力センサは、電動機による補助駆動力
を検出するセンサであり、これには電動機から駆動輪ま
での補助駆動力の伝達系に介在して歪みや変形を検出す
るセンサを用いてもよいが、電動機トルクが電動機電流
に比例するので、電動機電流を検出する電流センサを用
いるのが簡便で好ましい。なお、電流センサには、シャ
ント抵抗やホール素子が用いられる。 【００１３】制御手段は、例えば１００〜１０００Ｈｚ
程度の一定の周波数つまり、１〜１０ｍｓの一定周期の
パルス信号を出力してスイッチング素子をオン・オフ
し、そのデューティ比を変化させて電動機をＰＷＭ制御
するものである。なお、スイッチング素子のデューティ
比とは、スイッチング素子を所定周期でオン・オフする
とき、その周期に対するオン時間の比率のことである。 【００１４】この場合制御手段は、例えば、踏力センサ
と補助力センサとの出力をうけて、主駆動力と補助駆動
力との差を演算する演算回路と、演算回路の出力をうけ
てその差が大きいほどデューティ比の大きいパルスをス
イッチング素子に供給するパルス発生回路から構成され
る。 【００１５】遅延手段とは、例えばコンデンサＣと抵抗
Ｒの組合せによるＣ−Ｒ積分回路や、インダクタンスＬ
と抵抗Ｒとの組合せによるＬ−Ｒ積分回路などを用いる
ことができる。そして、この遅延手段は、例えば、踏力
センサと上記演算回路との間、又は、演算回路とパルス
発生回路との間に挿入される。 【００１６】さらに、この発明は、車速を検出する車速
センサと、検出される車速が小さいほど遅延手段に長く
遅延させる遅延制御手段とをさらに備えてもよい。車速
センサとは、電動自転車の走行中の車速を検出するセン
サであり、これには、駆動輪の回転速度を計測するロー
タリーエンコーダ又はタコ−ジェネータが用いられる。 【００１７】遅延制御手段とは、前記遅延手段が、Ｃ−
Ｒ又はＬ−Ｒ積分回路で構成される場合には、その時定
数τ＝ＣＲ又はＬ／Ｒを変化させるものである。上記演
算回路、パルス発生回路、遅延手段および遅延制御手段
は、まとめてマイクロコンピュータで構成することがで
きる。 【００１８】 【作用】制御手段は、検出される主駆動力（踏力）に対
応して電動機が補助駆動力を出力するように、電動機へ
の電力供給量を制御し、遅延手段は、電動機の出力する
補助駆動力を主駆動力に対して遅延させる。従って、主
駆動力よりも遅れて補助駆動力が出力するので、電動自
転車に与えられる駆動力が平均化され、円滑な走行が得
られる。 【００１９】 【実施例】以下、図面に示す実施例に基づいてこの発明
を詳述する。これによって、この発明が限定されるもの
ではない。図１は、実施例の電動自転車の側面図、図２
はこの電動自転車の駆動系の構成説明図である。 【００２０】これらの図において、電動自転車本体１
は、人力駆動手段９および電動駆動手段１２によって駆
動する駆動輪２と、走行方向を決定する前輪３を有す
る。さらに本体１は、立パイプ４、上パイプ５、そして
下パイプ６とによって構成されたフレームを備え、立パ
イプ４の上端にはサドル７が設けてある。そして、上パ
イプ５と下パイプ６とが交わる部分の上方に前輪３の方
向を定めるハンドル８が設けてある。 【００２１】駆動輪２を駆動する人力駆動手段９は一般
の自転車と同様、ペダル１０を有し、使用者がペダル１
０を足で踏んで回転させることによってチェーン１１に
駆動力（踏力ともいう）が伝達され、その駆動力がスプ
ロケット１１ａと一方向クラッチ１１ｂと踏力センサ１
１ｃとを介して駆動輪２に伝達されて、駆動輪２が駆動
するようになっている。 【００２２】なお、踏力センサ１１ｃには、スプロケッ
ト１１ａの回転軸と駆動輪２の回転軸とを弾性体で接続
し、弾性体の歪みによって変位する磁石を検出コイルで
検出する構成のものを使用している。 【００２３】また、一方向クラッチ１１ｂは、踏力が駆
動輪２に与えようとする回転速度よりも実際の駆動輪２
の回転速度が高い時に、駆動輪２からチェーン１１に駆
動力が伝達されないように作用する。 【００２４】人力駆動手段９と併用して駆動輪２を駆動
する電動駆動手段１２は、駆動輪２上部に設けた充電可
能なバッテリ１３を電源とし、バッテリ１３から駆動輪
２のハブに設けた電動機１４に電力を供給する。 【００２５】電動駆動手段１２では、電動機１４からの
出力がギヤとベルトからなる減速機構１４ａにより減速
され一方向クラッチ１４ｂと車速センサ１４ｃを介して
駆動輪２に伝達される。一方向クラッチ１４ｂは、電動
機１４が駆動輪２に与えようとする回転速度よりも駆動
輪２の実際の回転速度の方が高い時に、駆動輪２から電
動機１４に駆動力が逆伝達されないように作用する。 【００２６】車速センサ１４ｃは、駆動輪２の回転軸に
設けられ、駆動輪２の回転速度に比例した周波数のパル
スを出力するロータリーエンコーダである。 【００２７】次に、この電動自転車の制御回路を図３を
用いて説明する。図３に示すように、電動機１４と電動
機電流センサ（以下電流センサという）２２との直列回
路に、スイッチング素子２１と電源スイッチ１９を介し
てバッテリ１３の電圧が印加され、この直列回路にフラ
イホイルダイオード２０が接続されている。 【００２８】１７はＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭからな
るマイクロコンピュータ（以下マイコンという）であ
る。マイコン１７は、車速センサ１４ｃと電流センサ２
２と踏力センサ１１ｃからの出力を受けて信号処理を行
い、パルスジェネレータ１８へデューティ制御信号を出
力する。パルスジェネレータ１８は、マイコン１７から
のデューティ制御信号に基づいてスイッチング素子２１
のデューティ比を制御する。 【００２９】なお、この実施例において、電動機１４に
は永久励磁式の直流ブラシモータ（最高出力３００Ｗ）
を、バッテリ１３には２４Ｖ、５Ａｈのニッケル−カド
ミウム電池を、電流センサ２２には、２．２５ｍΩのシ
ャント抵抗をそれぞれ使用している。また、マイコン１
７は、スイッチング素子２１を２４４Ｈｚの周波数でオ
ン・オフして、電動機１４をＰＷＭ制御するようになっ
ている。 【００３０】このような構成において、電動自転車のペ
ダル１０が使用者によって踏まれると、その踏力がチェ
ーン１１を介して駆動輪２へ伝達される。 【００３１】そこで、マイコン１７は、踏力センサ１１
ｃの出力信号ａおよび電流センサ２２の出力信号ｂをそ
れぞれ増幅率ＡとＢで増幅して主駆動力ＴLと補助駆動
力ＴMを算出し、それらの差（ＴL−ＴM）によってスイ
ッチング素子２１のデューティ比を変化させ、ＴMとＴL
との比率が一定になるように電動機１４の出力を制御す
る。 【００３２】そして、マイコン１７は、電動自転車の走
行を滑かにするため、図６のように、主駆動力ＴLに対
して、補助駆動力ＴMが遅れて出力されるように電動機
１４を制御する。しかし、この遅れ時間つまり補助駆動
力ＴMを与えるタイミングを低い車速に対応して設定す
ると、高い車速に対しては遅れ時間が過大となって、運
転者のペダル走行操作に違和感を与えることになる。 【００３３】従って、この実施例では、車速を検出し、
主駆動力ＴLに対する補助駆動力ＴMの遅れ時間を制御
し、車速が小さいほど遅れ時間を長くして、その違和感
を除くようにしている。 【００３４】図４および図５はマイクロコンピュータ１
７の制御機能を表わす２種類の等価回路例である。図４
および図５では、踏力センサ１１ｃの出力ａを増幅器Ａ
１で増幅して主駆動力ＴL算出する一方、電流センサ２
２の出力ｂを増幅器Ａ２で増幅して補助駆動力ＴMを算
出し、減算器Ｆで（ＴL−ＴM）を演算し、その演算値に
対応するデューティ比のパルスをパルスジェネレータ１
８に出力させ、そのパルス比によってスイッチング素子
２１をオン・オフして電動機１４を駆動する。 【００３５】そして、車速センサ１４ｃの出力する車速
ｃにほぼ反比例して遅延時間（時定数）が変化する遅延
回路（積分回路）Ｐが、図４においては、増幅器Ａ１と
減算器Ｆとの間に挿入され、図５においては、減算器Ｆ
とパルスジェネレータ１８との間に挿入される。従っ
て、図４および図５のいずれの等価回路においても、電
動機１４の出力する補助駆動力ＴMは、主駆動力ＴFに対
して、車速Ｃにほぼ反比例して遅延することになる。 【００３６】上記動作をマイコン１７に内蔵するプログ
ラムによって実行する場合の例について、図７のフロー
チャートを用いて説明する。先ず、ステップＳ１におい
て、スイッチング素子２１のデューティ比Ｄを適宜設定
し、踏力センサ１１ｃの出力ａおよび電流センサ２２の
出力ｂを読込んで主駆動力ＴLと補助駆動力ＴMとを算出
する（ステップＳ２、Ｓ３）。 【００３７】次に車速センサ１４ｃから車速ｃを読込ん
で（ステップＳ４）、その車速ｃに反比例する値、つま
り時定数τを演算する（ステップＳ５）。そして、主駆
動力ＴLと補助駆動力ＴMとの差を時定数τで除した値
を、ステップＳ１で設定したデューティ比Ｄに加算して
デューティ比Ｄ1を算出する（ステップＳ６）。 【００３８】このデューティ比Ｄ1を新しいデューティ
比Ｄとして（ステップＳ７）、スイッチング素子２１を
駆動する。ステップＳ２〜ステップＳ７の工程をくり返
えすことにより、電動機１４は、主駆動力ＴLに対応す
る補助駆動力ＴMを、車速ｃに反比例するように遅延さ
せて出力することになる。 【００３９】 【発明の効果】この発明によれば、主駆動力に対して補
助駆動力が適度に遅延して出力されるので、走行が円滑
で乗り心地のよい電動自転車を提供できる。さらに、車
速に対応してその遅延の程度が制御されるので、車速が
変化しても運転者にペダル走行操作に対する違和感を与
えることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例を示す電動自転車の側面図で
ある。 【図２】図１の電動自転車の駆動系を示す構成説明図で
ある。 【図３】実施例の制御回路である。 【図４】実施例の制御回路の等価回路の例を示す回路図
である。 【図５】実施例の制御回路の等価回路の他の例を示す回
路図である。 【図６】実施例の動作を示すグラフである。 【図７】実施例の動作を示すフローチャートである。 【符号の説明】 １ 本体 ２ 駆動輪 ３ 前輪 ４ 立パイプ ５ 上パイプ ６ 下パイプ ７ サドル ８ ハンドル ９ 人力駆動手段 １０ ペダル １１ チェーン １２ 電動駆動手段 １３ バッテリ １４ 電動機
ある。 【図２】図１の電動自転車の駆動系を示す構成説明図で
ある。 【図３】実施例の制御回路である。 【図４】実施例の制御回路の等価回路の例を示す回路図
である。 【図５】実施例の制御回路の等価回路の他の例を示す回
路図である。 【図６】実施例の動作を示すグラフである。 【図７】実施例の動作を示すフローチャートである。 【符号の説明】 １ 本体 ２ 駆動輪 ３ 前輪 ４ 立パイプ ５ 上パイプ ６ 下パイプ ７ サドル ８ ハンドル ９ 人力駆動手段 １０ ペダル １１ チェーン １２ 電動駆動手段 １３ バッテリ １４ 電動機
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平４−100790（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−246377（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B62M 23/02
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 人力による主駆動力と、電動機による補
助駆動力とによって駆動するように構成した電動自転車
において、補助駆動力を生成する電動機と、電動機へ電
力を供給するためのバッテリと、主駆動力を検出する踏
力センサと、補助駆動力を検出する補助力センサと、検
出される主駆動力に対応して電動機が補助駆動力を出力
するように電動機への電力供給量を制御する制御手段か
らなる制御系を備え、その制御系に、電動機の出力する
補助駆動力を主駆動力に対して遅延させる遅延手段と、
車速を検出する車速センサと、検出される車速が小さい
ほど遅延手段に長く遅延させる遅延制御手段とを備えて
なることを特徴とする電動自転車。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05558895A JP3530252B2 (ja) | 1995-03-15 | 1995-03-15 | 電動自転車 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05558895A JP3530252B2 (ja) | 1995-03-15 | 1995-03-15 | 電動自転車 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08244672A JPH08244672A (ja) | 1996-09-24 |
| JP3530252B2 true JP3530252B2 (ja) | 2004-05-24 |
Family
ID=13002919
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05558895A Expired - Fee Related JP3530252B2 (ja) | 1995-03-15 | 1995-03-15 | 電動自転車 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3530252B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9751589B2 (en) | 2013-10-29 | 2017-09-05 | Shimano Inc. | Bicycle control apparatus |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4641740B2 (ja) * | 2004-05-24 | 2011-03-02 | パナソニック株式会社 | 補助動力装置付き車両 |
| JP2005335534A (ja) * | 2004-05-27 | 2005-12-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 補助動力装置付き車両 |
| JP5830007B2 (ja) * | 2012-12-27 | 2015-12-09 | ブリヂストンサイクル株式会社 | 電動アシスト自転車 |
-
1995
- 1995-03-15 JP JP05558895A patent/JP3530252B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9751589B2 (en) | 2013-10-29 | 2017-09-05 | Shimano Inc. | Bicycle control apparatus |
| US10377443B2 (en) | 2013-10-29 | 2019-08-13 | Shimano Inc. | Bicycle control apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08244672A (ja) | 1996-09-24 |
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